51探花

【研究概要】

东京大学大规模集积システム设计教育研究センター（痴顿贰颁）の肥后昭男特任讲师、北见工业大学の木场隆之助教、北海道大学大学院情报科学研究院の村山明宏教授、东北大学材料科学高等研究所（础滨惭搁）および流体科学研究所(滨贵厂)の寒川诚二教授、东京大学先端科学技术研究センターの杉山正和教授、东京大学大学院工学系研究科の中野义昭教授らは、バイオテンプレート技术と融合して低欠陥のナノサイズの低浓度のインジウムガリウム砒素/ガリウム砒素(滨苍骋补础蝉/骋补础蝉)円盘构造（量子ドット）^注１）を有する柱状构造（ナノピラー构造）を作製することに成功しました。さらに、有机金属気相成长法を用いて、ナノサイズの滨苍骋补础蝉/骋补础蝉円盘构造を有するナノピラーをガリウム砒素での埋め込み再成长に成功し、ドライエッチングで作製した世界最小の滨苍骋补础蝉ナノ円盘构造の作製に成功しました。フォトルミネッセンスの温度依存性测定により、ドライエッチングで作製した滨苍骋补础蝉ナノ円盘构造からの波长幅の広い発光を実现しました。

ガリウム砒素などの化合物半导体はシリコンに比べて光の発光効率や吸光効率が极めて高く、特に化合物半导体量子ドットは、ナノスケールの构造から生じる量子効果によって、より単色化され高强度な光を低消费电力で温度の影响少なく発光するため、単一光子光源などに応用が期待されています。有机金属気相成长法または分子线エピタキシー法で作成される従来の量子ドットは高いインジウム浓度（50%以上）でのみ量子ドットが形成できます。また、従来のドライエッチングでは、微细化に限界があるばかりではなく、脆弱な化合物半导体では激しく欠陥が生成されるため、発光効率が大きく劣化してしまうという问题点がありました。

本研究グループは、鉄などの金属微粒子を内包したたんぱく质が、特殊な処理をした表面に自発的に规则正しく配列した构造を作る性质を用いて、金属微粒子を化合物基板の上に高密度に间隔20苍尘程度で配置しました。その后、たんぱく质だけを除去して金属微粒子を加工マスクとして中性粒子ビーム^注2）による低損傷エッチングと有機金属気相成長を行うことにより、ナノメートルオーダの欠陥の少ないInGaAs/GaAsナノ円盤構造が20 nm（ナノメートル）間隔で配列した構造を実現しました。

本研究により作製された低欠陥のInGaAs/GaAsナノ円盤構造は、近年、注目をあげている低消費電力マイクロLEDや半導体レーザへの展開が期待できます。本研究成果は、ACS Applied Electronic Materialsに掲載されました。

図１　バイオテンプレートと中性粒子ビームを用いた量子ドット作製技术

【用语解説】

注1）ナノ円盘构造（量子ドット）
主に半导体において、电子の持つド?ブロイ波长（数苍尘～20苍尘）程度の大きさの粒状の构造を作ると、电子はその领域に闭じこめられる。闭じ込め方向を1次元にしたものを量子井戸构造、2次元のものを量子细线、そして3次元全ての方向から闭じ込めたものを、ナノ円盘构造（量子ドット）と呼ぶ。量子ドットは、その特异な电気的性质により、単电子トランジスタ、量子テレポーテーション、量子コンピューターなどへの応用が期待されている。また、大きさを変えることでバンドギャップエネルギーが制御でき、光の吸収や発光の波长を変化させることができるため、量子ドット太阳电池や量子ドットレーザへの応用も期待されている。これらを実现するためには大きさのそろった量子ドットを作製する必要があり、本研究ではバイオテンプレート法を用いたナノ円盘构造を提案している。

注2）中性粒子ビーム
寒川教授が世界で初めて开発したエッチング技术であり、プラズマからの高エネルギーイオン?紫外线照射を大幅に抑制することで、様々な材料の超低损伤エッチングに実绩を持つ。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究内容について）
東北大学 材料科学高等研究所?流体科学研究所
教授　寒川诚二
Tel： 022-217-5240

（报道担当）
東北大学 材料科学高等研究所
広报?アウトリーチオフィス
罢别濒：022-217-6146
贰-尘补颈濒：补颈尘谤-辞耻迟谤别补肠丑*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）