太田 潤

太田, 潤

C-RECS （Creative Repository of Electro-Communications)

修 士 論 文 の 和 文 要 旨  研究科・専攻 大学院   情報理工学研究科   先進理工学専攻   博士前期課程 氏    名 太田 潤 学籍番号 1033014 論 文 題 目 Sb導入法による面内超高密度 InAs量子ドット形成と そのキャリア長寿命化  要  旨  量子ドット(quantum dots : QDs)太陽電池の開発には、高品質 QDsの多重積層技術だけでなく、面内超高密度化および QDs 間の波動関数の結合によるミニバンド形成、さらには QDs内に励起されたキャリアの長寿命化が重要な課題である。 本研究では、分子線エピタキシー(MBE)による GaAs(001)基板上の InAs QDsの自己形成において、Sb導入法による面内超高密度形成法の開発およびそのミニバンド形成に関する考察を行った。また、キャリアの長寿命化については、超高密度 InAs QDsに GaAsSb層を埋込み成長したType-II バンド構造の GaAsSb/InAs QDs 界面に GaAs スペーサ層を導入し、電子と正孔の空間分離を促進した良質なヘテロ構造の開発とその時間分解フォトルミネッセンス（TR-PL）測定を行なった。 面内超高密度化については、GaAsSb混晶層と InAs QDsの成長条件の検討により、従来にはない 4×1011 cm-2の面内超高密度 InAs QDsの形成を実現した。Sb導入および低温成長による In原子の表面マイグレーションの抑制効果と 3次元核の高密度形成、および QDs間の歪相互作用の抑制効果によって、面内超高密度化が実現されたものと考えられる。また、QD高さが低い 2 nm程度の面内超高密度 QDsにおいて、PLスペクトルの励起強度依存性および温度依存性より、QDsの面内結合によるミニバンド形成を示すことができた。さらに、GaAsSb/InAs QDs 界面に GaAsスペーサ層を導入することにより、従来の Type-II バンド構造におけるキャリア寿命を超える最長で約 17 nsの長寿命化を観測したことに加え、結晶性が改善されることも分かった。 以上の結果より、本研究において開発した面内超高密度 InAs QDsへの GaAsSb/GaAs埋込み層を導入した Type-II バンド構造は、中間バンド型 QD 太陽電池の開発に向けて有効であると考えられる。   

Sb導入法による面内超高密度InAs量子ドット形成とそのキャリア長寿命化

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