2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on crystal growth and dislocation control for wide band optical sensing devices
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16K06305
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
荒井 昌和 宮崎大学, 工学部, 准教授 (90522003)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | レーザ / 中赤外波長 / センシング / 結晶成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レーザガスセンシングに適用するための中赤外波長域のレーザ、LED、受光素子の実現を目指し、有機金属気相成長法（MOVPE）を用いた様々な材料、ヘテロ構造の作製、評価を行っている。
今年度は伝導帯と価電子帯のバンド端がそれぞれもぐりこんだ形のヘテロ構造となるType-II型のInAs/GaSb超格子のMOVPE法による作製時の組成制御について実験的な検討を行った。中赤外波長域の利得、吸収波長をもつ超格子を作製するには、InAs層、GaSb層を1nm以下から10nm以上まで、様々な膜厚を制御し結晶成長する必要がある。その際に結晶成長炉内の残留ガスによる混晶化が問題になると考えた。具体的にはInAs層にV族のSbが混入し、InAsSbになることや、GaSb層にV族のAsが混入し、GaAsSbになることを想定した。InAsとGaSbの膜厚を①InAsのみを変化させたとき、②GaSbのみを変化させたとき、③InAsとGaSbの膜厚比を一定にして周期厚を変化させたとき、の３グループにわけて超格子を作製し、XRDを用いて周期厚と平均格子定数差を測定した。これに対して、成長炉内の残留ガスが時間に対して指数関数的に減少し、残留分が次の層の成長時に取り込まれると仮定したモデルを作成しこの時定数などをフィッティングパラメータとして実験結果にフィッティングして時定数と取り込まれる組成を算出した。
これらの最適化により３～５ミクロン帯のフォトルミネッセンス発光強度が高い組み合わせを調べ、室温においても発光する構造を見出した。これは室温で動作する発光、受光デバイス実現に有望である。
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