Fabrication of GeSn wires by local liquid phase crystallization and demonstration of laser diode operation
| Project/Area Number |
23K22798
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| Project/Area Number (Other) |
22H01528 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | Waseda University (2024)
Osaka University (2022-2023) |
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Principal Investigator |
志村 考功 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授(任期付) (90252600)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | シリコンフォトニクス / ゲルマニウム / ゲルマニウムスズ / レーザー / スズ / ゾーンメルト |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題は、シリコンプロセスと整合性の高いⅣ族材料でのレーザー光源の実証を目的とする。局所液相成長法はSiO2基板上に形成したアモルファスGeSn細線を局所的に溶融し、溶融しなかった固相部分（seed部）との界面から結晶成長を促し、単結晶GeSn細線を形成する手法である。本手法にレーザー溶融技術を導入することで制御性を高め、Ⅳ族GeSn材料でのレーザーダイオードを試作し、室温動作、低しきい値でのレーザー発振を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、シリコンプロセスと整合性の高いⅣ族材料でのレーザー光源の実証を目的とする。そのために局所液相成長法にレーザー溶融技術を導入し、引張歪みを有するSn添加Ge材料でのレーザーダイオードの試作と動作実証を行う。局所液相成長法はSiO2基板上に形成したアモルファスGeSn細線を局所的に溶融することで結晶成長を促し、単結晶GeSn細線を形成する手法である。本手法にレーザー溶融技術を導入することで制御性を高め、Ⅳ族GeSn材料でのレーザーダイオードを試作し、室温動作、低しきい値でのレーザー発振を目指す。
これまでは赤外線ランプ加熱炉で単結晶Ge細線の局所液相成長を行ってきた。試料基板下部に部分的にカーボンサセプターを配置することにより試料基板に温度勾配を持たせGe細線を部分的に溶融している。しかし、この手法ではサセプターからの熱伝導を用いているため精密な温度制御が困難であった。そこで、2022年度ではレーザー光照射を用いたGeSn細線の部分溶融による局所液相成長の高度化を進めた。レーザー光を集光照射することでGe細線の溶融している部分を限定しつつ、照射光を細線に沿って走査し結晶成長を促す。本手法はマイクロメータスケールでのゾーンメルト法に相当する。ゾーンメルト法は成長条件を調整することにより、不純物濃度を制御することが可能であり、走査速度等の結晶成長条件とSn組成、歪み量、結晶性等の関係を取得した。本成長法の学問的理解を深めるとともに、デバイス実証に必要な基礎的知見の取得を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験装置の納期の遅れ等があったがおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度はレーザー溶融結晶化の基礎的知見の取得を行った。2023年度は当初の計画通り、光励起でのレーザー発振を目指す。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
