Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

August 7, 2013, Berkeley--2D半導体で観察された光吸収の基本法則がこれまでにない新しいオプトエレクトロニクスやフォトニック技術を実現する可能性がある。
太陽電池から光エレクトロニクスセンサ、レーザ、イメージング機器まで、今日の半導体技術の多くが光吸収に依存している。量子井戸という2つのエネルギー障壁の接点では吸収は、特にナノサイズ構造にとって重要である。量子井戸の中では、荷電キャリアの運動が2Dに閉じこめられている。今回初めて、2D半導体での光吸収の基本的な法則が実証された。
InAs半導体の極薄膜を扱っていた、米国DOEローレンスバークリ国立研究所の研究チームは、光吸収の量子単位を発見し、「AQ」と名付けた。これはIII-V化合物半導体も含め、全ての2D半導体に対して普遍的的である。この発見は、2D半導体や量子井戸の光特性に新たな洞察を提供するだけでなく、これまでにない新しいオプトエレクトロニック技術やフォトニック技術にドアを開くものとなる。
バークリ研究所のAdvanced Light Sourceで、ビームライン1.4.3 FTIR機能を用いて研究チームは、室温で1つの電子バンドから別のバンドへのInAs遷移における光吸収の大きさを計測した。ステップごとに約1.7%のAQ値で薄膜からの個々の遷移が段階的に増えることを観察した。
「われわれは個々のInAs膜を3nmまで薄くしてモデル材料系とし、膜厚と電子のバンド構造の関数としての2D半導体の吸収特性を正確に調べようとした。これらの材料における段階的な吸収の大きさが厚さやバンド構造の詳細に依存しないことを発見した」(UCバークリ電気工学・コンピュータ科学教授、バークリ研究所材料科学部門研究者、Ali Javey氏)。
(詳細は、 www.lbl.gov)