2018 Fiscal Year Annual Research Report
Formation of Self-Aligned Super-Atom-like Si-Ge based Quantum Dots and Characterization of Their Optical and Electrical Properties
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15H05762
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
宮崎 誠一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70190759)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
牧原 克典 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90553561)
大田 晃生 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10553620)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2019-03-31
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| Keywords | Si量子ドット / スーパーアトム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ge-Si系スーパーアトムを活性層に用いて、室温・低電圧で駆動できる極薄の高効率・高速エレクトロルミネッセンス(EL)デバイスを目指し、最終年度では、ドットフローティングゲート型LEDを試作した。具体的には、熱酸化によりp-Si(100)基板上に~10nmの酸化膜を形成した後、イオン注入によりソース・ドレインを形成し、その後、SiH4およびGeH4を用いた減圧化学気相堆積法(LPCVD)によりGeコアSiシェル量子ドットを高密度・一括形成した。GeコアSi量子ドット形成後、リモート酸素プラズマ支援LPCVDによりブロッキング酸化膜を形成した後、マスクレス露光装置、エッチング装置、スパッタ装置を用いてAl電極を形成した。形成した試料のAFM表面形状像から、GeコアSi量子ドットが面密度2×10^11cm-2（平均Geコア高さ：~3.3nm）で形成されていることを確認した。矩形波電圧を印加して基板裏面からEL測定を行った結果、電圧振幅±2.0V以上で1.08eV近傍に発光ピークが認められ、電圧振幅の増大に伴いEL強度が増大することを明らかにした。この結果は、電子と正孔がドットの量子準位に交互注入され、量子準位間での電子－正孔再結合に起因する発光であると考えられる。
さらには、SiシェルへのBデルタドーピングした場合、真性およびB添加GeコアSi量子ドットの室温フォトルミネッセンススペクトルには、いずれも0.62~0.86eVにGeコアの量子準位間での電子－正孔再結合に起因した発光が認めら、PL積分強度は、下地SiドットのみにBデルタドーピングした場合、真正ドットに比べ~2.2倍に増大し、さらに下地SiドットとSiキャップ両方にB添加した場合には、~3倍に増大することも明らかにした。
本研究で得られた成果を広く公開するため、2019年3月23日に市民公開講座を開催した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(26 results)
