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共鳴格子を用いたシリコン発光素子の研究

Research Project

Project/Area Number 20656055
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

羽根 一博  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50164893)

Project Period (FY) 2008 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2010: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywordsシリコン発光 / シリコン細線 / PN接合 / 共鳴格子 / PN結合
Research Abstract

シリコン共鳴構造の設計改良を理論計算により行った.基本モードにおいては格子の周期が加工限界に近いため,加工が困難であった.高次モードに対応した共鳴格子構造を用いることで,加工精度に適した周期を設計した.また,それらの光学応答を解析し,光増幅が可能であることを確認できた.しかし共鳴条件の波長帯域は狭くなる傾向であった.電流が狭い領域に流れる電流狭窄構造を設計した.具体的には,シリコンウエハにサブ波長周期のシリコン共鳴構造を製作するために,熱拡散とイオン注入によるPN接合形成を試みた.PN接合を形成したシリコン基板に加工を行うことで共鳴構造を形成した.電流特性を測定することで,PN接合が形成されていることを確認した.格子の反射特性を測定し,反射特性には,ある程度の共鳴効果が得られていることが示されたが,反射率はあまり高くなかった.電流注入による顕著な発光は得られなかったが,光入射によるPN接合部からの光電流の検出は行えることを再度確認できた.光電流の入射光の方向依存性を調べると,光検出に指向性があることより,共鳴効果が得られていることを確認した.しかし発光現象は現有の測定装置の感度の範囲においては,観測できなかった.この原因として,接合部の面積が狭いために十分な励起がおこなわれていないと考えられた.また,格子断面における細線径が最適でないと考えられた.細線構造のPN接合を形成でき,それらが動作することを受光特性より確認できたことは有意義であり,格子の共鳴効果も同時に確認できており有望であったが,発光については,さらに原子レベルにおけるシリコン格子の状況を明らかにし,発光機構と媒体密度を明らかにする必要がある.

Report

(3 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2010 2008

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results)

  • [Journal Article] Narrow-bandwidth tunable bandstop filters with circularly cylindrical self-suspended silicon gratings2010

    • Author(s)
      Jia-Sheng Ye, Yoshiaki Kanamori, Fang-Ren Hu, Kazuhiro Hane
    • Journal Title

      Optik

      Volume: 121 Pages: 1389-1394

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Narrow-bandwidth tunable bandstop filters with circularly cylindrical self-suspended silicon gratings2010

    • Author(s)
      Jia-Sheng Ye, Yoshiaki Kanamori, Fang-Ren Hu, Kazuhiro Hane
    • Journal Title

      Optik (未定, 印刷中)

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Silicon Suspended Resonant Grating Filters Fabricated From a Silicon-on-Insulator Wafer2008

    • Author(s)
      Jia-Sheng Ye
    • Journal Title

      IEEE Photonics Technology Letters 20

      Pages: 851-853

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed

URL: 

Published: 2008-04-01   Modified: 2016-04-21  

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