(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に触媒金属の微粒子を配置する第１工程と、
前記微粒子を配置した前記基板の上に有機金属から構成された第１原料ガス群および第２原料ガス群を交互に供給し、前記微粒子を触媒として前記第１原料ガス群および前記第２原料ガス群より結晶化した第１化合物半導体からなる第１結晶部および第２化合物半導体からなる第２結晶部が交互に積層した超格子構造の下部ナノワイヤ部を形成する第２工程と、
前記下部ナノワイヤ部が形成された前記基板の上に有機金属から構成された第３原料ガス群を供給し、前記微粒子を触媒として前記第３原料ガス群が結晶化した第３化合物半導体からなる量子ドットを前記下部ナノワイヤ部の上に形成する第３工程と、
前記下部ナノワイヤ部および前記量子ドットが形成された前記基板の上に、前記第１原料ガス群および前記第２原料ガス群を交互に供給し、前記微粒子を触媒として前記第１結晶部および前記第２結晶部が交互に積層した超格子構造の上部ナノワイヤ部を前記量子ドットの上に形成する第４工程と
を備え、
バンドギャップエネルギーの大小関係は、前記第１結晶部＞前記第２結晶部＞前記量子ドットとし、
前記第２結晶部の成長において、前記第２原料ガス群の前記第１原料ガス群と異なる原料ガスは１秒以下のパルス状に供給し、
前記第１化合物半導体は、ＩｎＰであり、
前記第２化合物半導体および前記第３化合物半導体は、ＩｎＡｓＰである
ことを特徴とする量子ドットナノワイヤの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の量子ドットナノワイヤの製造方法において、
前記第３工程では、
前記第３原料ガス群に加えて有機金属から構成された第４原料ガス群を用い、前記基板の上に前記第３原料ガス群と前記第４原料ガス群とを交互に供給し、前記微粒子を触媒として前記第３化合物半導体と前記第４原料ガス群が結晶化したＩｎＰからなる第４化合物半導体とを交互に形成して前記量子ドットを形成し、
前記第３原料ガス群の前記第４原料ガス群と異なる原料ガスは１秒以下のパルス状に供給する
ことを特徴とする量子ドットナノワイヤの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の量子ドットナノワイヤの製造方法において、
前記第２工程、前記第４工程では、前記第１原料ガス群、前記第２原料ガス群に加えて有機塩素化合物のガスも供給することを特徴とする量子ドットナノワイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、延在する方向に積層された超格子構造を備える量子ドットナノワイヤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
径がナノメータスケールのＩＩＩ−Ｖ族半導体からなるナノワイヤの、発光素子やトランジスタなどへの応用が検討されている。このナノワイヤは、触媒金属の微粒子を用いた有機金属気相成長法による結晶成長によって、ボトムアップ的に作製することができる。このナノワイヤの作製方法は、原料の使用量を減らして効率よくナノワイヤを作製できる技術である。
【０００３】
ところが、例えば、三元化合物であるＩｎＡｓＰのナノワイヤ形成においては、次に示す問題が確認されている。この場合、ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）、ＴＢＡｓ(ターシャリブチルアルシン)、ＴＢＰ(ターシャリブチルフォスフィン)をソースガスとした有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）法により、金属微粒子を核としてナノワイヤを成長する。しかしながら、成長過程で原料の拡散速度が異なるために、成長方向（軸方向）に組成が変化し、さらに、径方向への成長も起こるため、組成の違いによる歪で折れ曲がるような、異常成長が発生する。
【０００４】
これに対し、成長中に（ＣＨ3）3ＣＣｌガスなどの有機塩素ガスを導入することで、径方向への成長を抑制することで、上述した問題を解消することができる（非特許文献１参照）。また、この技術によれば、径方向への成長が抑制できるので、より高い温度による成長を可能とし、炭素などの不純物の混入を抑制し、また、積層欠陥も入りにくくすることができる。
【０００５】
ところで、上述したナノワイヤにおいて、いわゆる超格子構造を組み込むことで、例えば発光素子に適用した場合、より高い発光効率が期待できる。例えば、ＩｎＰからなる結晶部と、ＩｎＡｓＰからなる結晶部とを交互に配置した超格子構造で、ＩｎＡｓＰからなる量子ドットを挾む構成が考えられる。この構造は、ＩｎＰをベースとしてＩｎＡｓＰを途中に挿入する成長を繰り返すことで製造可能である。また、このような超格子構造の場合、前述したようなＩｎＡｓＰの部分の異常成長は起きない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】K.Tateno , G. Zhang ,H. Gotoh , "Etching effectoftertiary-butylchlorideduringInP-nanowiregrowth", Journal of Crystal Growth, vol.402, pp.2993-303, 2014.
【非特許文献２】K. Tateno, G. Zhang, H. Gotoh, and T. Sogawa, "VLS Growth of Alternating InAsP/InP Heterostructure Nanowires for Multiple-Quantum-Dot Structures", Nano Letters, vol.12, pp.2888-2893, 2012.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した技術では、成長表面におけるＡｓ原料のＴＢＡｓによる反応種の滞在時間が長いため、ＩｎＡｓＰからなる結晶部を形成した後で、Ａｓがバックグラウンドとしてその後のＩｎＰ層中に比較的高く残ってしまうといった、いわゆる結晶成長におけるメモリー効果が問題となっていた（非特許文献２参照）。このため、隣り合う層間で急峻な界面が形成できず、発光素子とすることができる高品質な超格子構造を備えた量子ドットナノワイヤが形成できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、発光素子とすることができる高品質な超格子構造を備えた量子ドットナノワイヤが形成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る量子ドットナノワイヤの製造方法は、基板の上に触媒金属の微粒子を配置する第１工程と、微粒子を配置した基板の上に有機金属から構成された第１原料ガス群および第２原料ガス群を交互に供給し、微粒子を触媒として第１原料ガス群および第２原料ガス群より結晶化した第１化合物半導体からなる第１結晶部および第２化合物半導体からなる第２結晶部が交互に積層した超格子構造の下部ナノワイヤ部を形成する第２工程と、下部ナノワイヤ部が形成された基板の上に有機金属から構成された第３原料ガス群を供給し、微粒子を触媒として第３原料ガス群が結晶化した第３化合物半導体からなる量子ドットを下部ナノワイヤ部の上に形成する第３工程と、下部ナノワイヤ部および量子ドットが形成された基板の上に、第１原料ガス群および第２原料ガス群を交互に供給し、微粒子を触媒として第１結晶部および第２結晶部が交互に積層した超格子構造の上部ナノワイヤ部を量子ドットの上に形成する第４工程とを備え、バンドギャップエネルギーの大小関係は、第１結晶部＞第２結晶部＞量子ドットとし、第２結晶部の成長において、第２原料ガス群の第１原料ガス群と異なる原料ガスは１秒以下のパルス状に供給し、第１化合物半導体は、ＩｎＰであり、第２化合物半導体および第３化合物半導体は、ＩｎＡｓＰである。
【００１０】
上記量子ドットナノワイヤの製造方法において、第３工程では、第３原料ガス群に加えて有機金属から構成された第４原料ガス群を用い、基板の上に第３原料ガス群と第４原料ガス群とを交互に供給し、微粒子を触媒として第３化合物半導体と第４原料ガス群が結晶化したＩｎＰからなる第４化合物半導体とを交互に形成して量子ドットを形成し、第３原料ガス群の第４原料ガス群と異なる原料ガスは１秒以下のパルス状に供給するようにしてもよい。
【００１１】
上記量子ドットナノワイヤの製造方法において、第２工程、第４工程では、第１原料ガス群、第２原料ガス群に加えて有機塩素化合物のガスも供給する。
【００１２】
なお、量子ドットナノワイヤは、基板の上に形成された第１化合物半導体からなる第１結晶部および第２化合物半導体からなる第２結晶部が交互に積層した超格子構造の下部ナノワイヤ部と、下部ナノワイヤ部の上に形成された第３化合物半導体からなる量子ドットと、量子ドットの上に形成された第１化合物半導体からなる第１結晶部および第２化合物半導体からなる第２結晶部が交互に積層した超格子構造の上部ナノワイヤ部とを備え、バンドギャップエネルギーの大小関係は、第１結晶部＞第２結晶部＞量子ドットとされている。
【００１３】
また、発光素子は、基板の上に設けられた第１化合物半導体からなる第１結晶部および第２化合物半導体からなる第２結晶部が交互に積層した超格子構造の下部ナノワイヤ部と、下部ナノワイヤ部の上に形成された第３化合物半導体からなる量子ドットと、量子ドットの上に形成された第１化合物半導体からなる第１結晶部および第２化合物半導体からなる第２結晶部が交互に積層した超格子構造の上部ナノワイヤ部と、下部ナノワイヤ部に接続する第１電極と、上部ナノワイヤ部に接続する第２電極とを備え、バンドギャップエネルギーの大小関係は、第１結晶部＞第２結晶部＞量子ドットとされ、下部ナノワイヤ部は第１導電型とされ、上部ナノワイヤ部は第２導電型とされている。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したことにより、本発明によれば、発光素子とすることができる高品質な超格子構造を備えた量子ドットナノワイヤが形成できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態における量子ドットナノワイヤの製造方法を説明するための各工程における状態を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態における量子ドットナノワイヤの製造方法を説明するための各工程における状態を示す断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の実施の形態における量子ドットナノワイヤの製造方法を説明するための各工程における状態を示す断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明の実施の形態における量子ドットナノワイヤの製造方法を説明するための各工程における状態を示す断面図である。
【図２】図２は、作製した超格子構造のナノワイヤを、高角散乱環状暗視野走査透過顕微鏡法（ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ）により観察した結果を示す写真である。
【図３】図３は、発明の実施の形態における量子ドットナノワイヤ１１１を用いた発光素子の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の実施の形態における量子ドットナノワイヤの製造方法を説明するための各工程における状態を示す断面図である。
【００１７】
まず、図１Ａに示すように、基板１０１の上に触媒金属の微粒子１０２を配置する（第１工程）。例えば、主表面の面方位を（１１１）Ｂ面としたＩｎＰ基板の上に、Ａｕからなる直径４０ｎｍ程度の微粒子１０２を配置する。例えば、微粒子が分散している塗布液を塗布することで、基板１０１の上に微粒子１０２を配置すればよい。
【００１８】
次に、図１Ｂに示すように、微粒子１０２を配置した基板１０１の上に、下部ナノワイヤ部１０３を形成する（第２工程）。下部ナノワイヤ部１０３は、第１結晶部１３１および第２結晶部１３２が交互に積層した超格子構造である。ここでは、有機金属から構成された第１原料ガス群および第２原料ガス群を交互に供給し、微粒子１０２を触媒として第１原料ガス群および第２原料ガス群より結晶化した第１化合物半導体からなる第１結晶部１３１および第２化合物半導体からなる第２結晶部１３２が交互に積層する。
【００１９】
ここでは、第２結晶部１３２の成長において、第２原料ガス群の第１原料ガス群と異なる原料ガスは１秒以下のパルス状に供給することが重要である。このようにすることで、結晶成長におけるメモリー効果が抑制でき、第１結晶部１３１と第２結晶部１３２との界面を急峻にすることができる。例えば、第１原料ガス群は、ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）、ＴＢＰ(ターシャリブチルフォスフィン)である。また、第２原料ガス群は、ＴＭＩｎ、ＴＢＡｓ(ターシャリブチルアルシン)、およびＴＢＰである。また、これら原料ガスに加え、ＴＢＣｌ（ターシャリブチルクロライド：（ＣＨ3）3ＣＣｌ）ガスなどの有機塩素ガスを供給することで、径方向の成長が抑制できるようになる。
【００２０】
例えば、金微粒子１０２を配置した基板１０１を所定の有機金属気相成長装置の成長室内に搬入し、ＴＭＩｎを３×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＰを１．２５×１０-4ｍｏｌ／ｍｉｎ、およびＴＢＣｌを２．６×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎで成長装置の成長室内に導入し、２０秒成長することで、ＩｎＰからなる第１結晶部１３１を形成する。成長温度条件は４３０℃とすればよい。
【００２１】
引き続き、成長室内にＴＢＡｓを３×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎで０．２秒導入してＩｎＡｓＰからなる第２結晶部１３２を形成する。引き続き、ＴＢＣｌを２．６×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎで５秒間導入することで、横方向の成長を抑制する。このとき、ＴＢＰも１．２５×１０-4ｍｏｌ／ｍｉｎ導入することで、既に形成されている部分からのＰの脱離を抑制する。これら第１結晶部１３１と第２結晶部１３２との成長を交互に５０回繰り返し、超格子構造の下部ナノワイヤ部１０３を形成する。
【００２２】
次に、図１Ｃに示すように、下部ナノワイヤ部１０３の上に、量子ドット１０４を形成する（第３工程）。上述したように下部ナノワイヤ部１０３を形成した後、引き続き、有機金属から構成された第３原料ガス群を供給し、微粒子１０２を触媒として第３原料ガス群が結晶化した第３化合物半導体からなる量子ドット１０４を下部ナノワイヤ部１０３の上に形成する。例えば、ＴＭＩｎを３×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＰを１．２５×１０-4ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＡｓを３×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎで、２秒間成長すればよい。このように形成した量子ドット１０４は、第２結晶部１３２より厚く形成され、量子閉じ込め効果が比較すると小さくなるので、第２結晶部１３２よりバンドギャップが小さくなる。
【００２３】
ここで、量子ドット１０４は、下部ナノワイヤ部１０３の形成と同様に、ＩｎＡｓＰの層とＩｎＰの層とを交互に形成して構成してもよい。例えば、まず、直前の第１結晶部１３１の成長に引き続き、ＴＢＡｓを３×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎで０．２秒導入してＩｎＡｓＰの第１パルス層を形成する。次いで、ＴＭＩｎを３×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＰを１．２５×１０-4ｍｏｌ／ｍｉｎ、およびＴＢＣｌを２．６×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎで成長装置の成長室内に導入し、ＩｎＰ層を２秒成長する。次いで、ＴＢＡｓを３×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎで０．２秒導入してＩｎＡｓＰの第２パルス層を形成する。
【００２４】
このようにして形成することで、ＩｎＰ層が第１結晶部１３１より薄く、２つのパルス層の間隔が小さいため、２つのパルス層の波動関数の重なりが大きく、実効的に、第２結晶部１３２より厚くＡｓ濃度がより高い単層の量子ドット１０４とすることができる。なお、この場合、超格子構造の側の第１結晶部１３１をより厚く形成しておくことで、第２結晶部１３２における量子効果をより高め、第２結晶部１３２におけるバンドギャップを大きくしておくとよい。また、パルス層形成時のＴＢＡｓ濃度あるいは供給時間を、第２結晶部１３２の形成時より大きくするあるいは長くしてもよい。
【００２５】
次に、図１Ｄに示すように、量子ドット１０４の上に超格子構造の上部ナノワイヤ部１０５を形成する（第４工程）。基板１０１の上に、第１原料ガス群および第２原料ガス群を交互に供給し、微粒子１０２を触媒として第１結晶部１５１および第２結晶部１５２が交互に積層した超格子構造の上部ナノワイヤ部１０５を形成する。上部ナノワイヤ部１０５の形成においても、下部ナノワイヤ部１０３の場合と同様に、第２原料ガス群の第１原料ガス群と異なる原料ガスは１秒以下のパルス状に供給することが重要である。
【００２６】
例えば、下部ナノワイヤ部１０３と同様に、ＴＭＩｎを３×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＰを１．２５×１０-4ｍｏｌ／ｍｉｎ、およびＴＢＣｌを２．６×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎで成長装置の成長室内に導入し、２０秒成長することで、ＩｎＰからなる第１結晶部１５１を形成する。成長温度条件は４３０℃とする。
【００２７】
引き続き、成長室内にＴＢＡｓを３×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎで０．２秒導入してＩｎＡｓＰからなる第２結晶部１５２を形成する。引き続き、ＴＢＰを１．２５×１０-4ｍｏｌ／ｍｉｎおよびＴＢＣｌを２．６×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎで５秒間導入することで、横方向の成長を抑制する。これら第１結晶部１５１と第２結晶部１５２との成長を交互に５０回繰り返し、超格子構造の上部ナノワイヤ部１０５を形成する。
【００２８】
以上のことにより、基板１０１の上に形成された第１結晶部１３１および第２結晶部１３２が交互に積層した超格子構造の下部ナノワイヤ部１０３と、下部ナノワイヤ部１０３の上に形成された量子ドット１０４と、量子ドット１０４の上に形成された第１結晶部１５１および第２結晶部１５２が交互に積層した超格子構造の上部ナノワイヤ部１０５とを備える量子ドットナノワイヤ１１１が得られる。なお、バンドギャップエネルギーの大小関係は、第１結晶部１３１，１５１＞第２結晶部１３２，１５２＞量子ドット１０４とされている。
【００２９】
上述した実施の形態における量子ドットナノワイヤ１１１において、フォトルミネッセンス測定を行うと、励起された電子とホールはバンドギャップの小さい量子ドット１０４の部分に拡散されるため、量子ドット１０４の部分での発光が強くなる。
【００３０】
ここで、実際に作製した超格子構造のナノワイヤについて説明する。まず、基板としては、主表面の面方位を（１１１）Ｂ面としたｎ型のＩｎＰ基板を用いた。このＩｎＰ基板の上に、直径４０ｎｍ程度のＡｕ微粒子を配置する。Ａｕ微粒子が分散している塗布液を塗布することで、ＩｎＰ基板の上にＡｕ微粒子を配置する。
【００３１】
次に、上記ＩｎＰ基板を有機金属気相成長装置の成長室内に搬入し、ＴＭＩｎを３×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＰを１．２５×１０-4ｍｏｌ／ｍｉｎ、およびＴＢＣｌを２．６×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎで成長装置の成長室内に導入し、５秒成長することで、ＩｎＰからなる第１結晶部を形成する。成長温度条件は４３０℃とする。
【００３２】
引き続き、成長室内にＴＢＡｓを３×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎで０．２秒導入してＩｎＡｓＰからなる第２結晶部を形成する。引き続き、ＴＢＰを１．２５×１０-4ｍｏｌ／ｍｉｎおよびＴＢＣｌを２．６×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎで５秒間導入することで、横方向の成長を抑制する。これら第１結晶部と第２結晶部との成長を交互に１００回繰り返し、超格子構造のナノワイヤを形成する。
【００３３】
次に、作製した超格子構造のナノワイヤを、高角散乱環状暗視野走査透過顕微鏡法（ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ）により観察した結果について、図２を用いて説明する。図２の（ａ）は、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ像である。また、図２の（ｂ）は、一部を拡大したＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ像である。濃淡により第１結晶部と第２結晶部とが、交互に積層されている状態がわかる。また、図２の（ａ）に示すように、根元（図面右側）の部分を除くほとんどの領域が、ＴＢＣｌのエッチングの効果で径方向に広がっていないことが分かる。このため、図２の（ｃ）に濃淡で示すように、第１結晶部と第２結晶部との格子定数差による歪は軸方向に周期的であり、直線状のナノワイヤを形成することができた。
【００３４】
また、エネルギー分散型Ｘ線分析では、軸方向のＡｓ濃度の周期変化が一定で、ＩｎＰの部分のバックグラウンドが上がってくるような傾向は見られなかった。このことから、パルス状にＡｓを供給することで、ＩｎＰへのＡｓのメモリー効果が抑えられたことがわかる。Ａｓをパルス状に供給した後でＩｎＰを成長すると、ＩｎＡｓＰ層とＩｎＰ層との界面が急峻になることが分かった。
【００３５】
また、ＴＢＣｌも供給する場合は、ＩｎＡｓＰ層が形成される間、表面上のＰ反応種がＴＢＣｌの選択エッチングにより徐々に少なくなり、Ａｓ反応種の濃度が高くなった状態でＴＭＩｎとＴＢＰが供給されたため、ＩｎＡｓＰが成長点である金微粒子触媒へ押し込まれるように拡散し、成長したものと考えられる。
【００３６】
次に、本発明の実施の形態における発光素子について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態における量子ドットナノワイヤ１１１を用いた発光素子の構成を示す斜視図である。この発光素子は、まず、基板３０１の上に、上述同様の量子ドットナノワイヤ１１１が設けられている。量子ドットナノワイヤ１１１は、下部ナノワイヤ部１０３と量子ドット１０４と上部ナノワイヤ部１０５とから構成されている。
【００３７】
下部ナノワイヤ部１０３は、第１化合物半導体からなる第１結晶部１３１および第２化合物半導体からなる第２結晶部１３２が交互に積層した超格子構造とされている。また、量子ドット１０４は、第３化合物半導体から構成されている。また、上部ナノワイヤ部１０５は、第１化合物半導体からなる第１結晶部１５１および第２化合物半導体からなる第２結晶部１５２が交互に積層した超格子構造とされている。
【００３８】
また、この発光素子は、下部ナノワイヤ部１０３に接続する第１電極３０２と、上部ナノワイヤ部１０５に接続する第２電極３０３とを備える。また、この発光素子において、下部ナノワイヤ部１０３は、第１導電型（例えばｎ型）とされ、上部ナノワイヤ部１０５は、第２導電型（例えばｐ型）とされている。
【００３９】
例えば、下部ナノワイヤ部１０３の第１結晶部１３１形成時に、ＤＴＢＳ（ジターシャリブチル硫黄）も１×１０-8ｍｏｌ／ｍｉｎで供給することで、下部ナノワイヤ部１０３の第１結晶部１３１をｎ型とすることができる。一方、上部ナノワイヤ部１０５の第１結晶部１５１形成時に、ＤＥＺｎ（ジエチル亜鉛）も１×１０-8ｍｏｌ／ｍｉｎで供給することで、上部ナノワイヤ部１０５の第１結晶部１５１をｐ型とすることができる。他は、前述した量子ドットナノワイヤ１１１の作製と同様である。このようにして作製したＰｉｎ型の量子ドットナノワイヤ１１１を、ＩｎＰ基板より分離し、例えばサファイアなどによる基板３０１の上に配置する。
【００４０】
以上のようにして基板３０１の上に量子ドットナノワイヤ１１１を配置した後、ＡｕＧｅＮｉからなる第１電極３０２をｎ型とした下部ナノワイヤ部１０３に接続させ、ＡｕＺｎＮｉからなる第２電極３０３をｐ型とした上部ナノワイヤ部１０５に接続させる。
【００４１】
例えば、量子ドットナノワイヤ１１１上の位置を走査型電子顕微鏡で確認し、次いで、電子ビームリソグラフィにより電極パターンを片側ずつ形成する。次いで、ＡｕＧｅＮｉおよびＡｕＺｎＮｉを、各々電子ビーム蒸着装置により蒸着し、電極パターンをリフトオフし、上記各電極を形成する。また、各電極を形成した後、３５０℃まで加熱処理し、各電極と下部ナノワイヤ部１０３，上部ナノワイヤ部１０５とのオーミックコンタクトをとる。
【００４２】
上述した発光素子によれば、第１電極３０２および第２電極３０３により印加した電流は効率よく活性層となる量子ドット１０４へ注入され、発光が得られる。ここで、量子ドット１０４の形成において、ＩｎＰ層を挾んで形成する２つのパルス層の間隔、Ｉｎ原料（ＴＭＩｎ）を供給しない保持時間、繰り返し数、Ａｓ原料（ＴＢＡｓ）供給時間・供給量を変えることによる量子ドット１０４のバンド構造制御などにより、上記発光素子により通信波長帯の１．３−１．５５μｍの光を得ることが可能となる。
【００４３】
以上に説明したように、本発明によれば、第２結晶部の成長においては、第２原料ガス群の第１原料ガス群と異なる原料ガスは１秒以下のパルス状に供給するようにしたので、発光素子とすることができる高品質なヘテロ超格子構造を備えた量子ドットナノワイヤが、よく知られた有機金属気相成長法により形成できるようになる。
【００４４】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述では、第１結晶部をｎ型とすることで下部ナノワイヤ部をｎ型とし、第１結晶部をｐ型とすることで上部ナノワイヤ部をｐ型としたが、これに限るものではない。第２結晶部もｎ型として下部ナノワイヤ部をｎ型とし、第２結晶部もｐ型として上部ナノワイヤ部をｐ型としてもよい。また、上述では、下部ナノワイヤ部をｎ型とし、上部ナノワイヤ部をｐ型としたが、下部ナノワイヤ部をｐ型とし、上部ナノワイヤ部をｎ型としてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０１…基板、１０２…微粒子、１０３…下部ナノワイヤ部、１０４…量子ドット、１０５…上部ナノワイヤ部、１１１…量子ドットナノワイヤ、１３１…第１結晶部、１３２…第２結晶部。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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