2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Light-Emittind Devices on Si Substrates based on Semiconductor Nanowires
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17H03223
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
本久 順一 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (60212263)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原 真二郎 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 准教授 (50374616)
冨岡 克広 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (60519411)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 半導体ナノワイヤ / 有機金属気相成長 / 選択成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) InPナノワイヤによるLEDにおいて、昨年度発見した温度に依存する電流ドループの原因について詳細な解析を行った。LEDの電流電圧特性、発光スペクトルの温度依存性、注入電圧による変化などより、低温における発光過程が発光性トンネリングにより決定されていること、ならびに低温におけるドループの原因が非発光性トンネル電流のためであると結論された。
(2) InAsP/InPヘテロ構造を有するナノワイヤによるLEDを作製し、InAsP活性層からの近赤外電流注入発光を得ることに成功した。また、InPならびにInAsP層からの発光を分離し、その強度の注入電流依存性を評価した結果、InP層からの発光は注入電流に対して線形に増大するのに対し、InAsP領域からの発光には飽和が観測された。これはキャリアのオーバフローに起因すると考えられるが、逆にこれは低注入領域では比較的効率的にInAsP活性層にキャリアが注入されていることを意味し、所望のLED構造が得られていることを示唆していると考えられる。
(3) InPナノワイヤ形成後、アニールを行うことによりその断面寸法の微細化を試みた。アニール条件およびアニール前のInPナノワイヤのサイズに依存して、InPナノワイヤの形状が変化することを明らかにするとともに、それらを制御することによって最小の頂上部寸法30nmのInPナノワイヤを得ることに成功した。さらに、このようにアニールにより微細化したInPナノワイヤに対しInAsPを成長することによってInAsP量子ドットの作製を試みた結果、量子ドットの生成率が向上することに加え、As/Pの供給料を適切に制御することにより、通信波長帯である1.538ミクロンからの発光を得ることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
通信波長帯で発光するナノワイヤLEDの作製という点ではInP基板上のナノワイヤを用いて大きな進展が得られたが、Si基板上での発光素子という点では大きな進展を得ることができなかった。これは、Si基板上へのInGaAsナノワイヤの成長が再現性よく得られなかったことにある。その原因は不明である。また、地震の影響により結晶成長装置にトラブルが発生し、その修理・メンテナンス等で2ヶ月ほどサンプル作製が滞ってしまったのは無視できない要因である。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年と同様、InP基板上の電流注入素子の作製、そして通信波長帯発光に関わる研究は順調に進んでおり、まず通信波長帯量子ドットの電流注入発光の確認を目指す。一方Si基板上の素子については、InGaAs/InPコアシェル構造を導入しInGaAsナノワイヤからの電流注入発光を得ることを目標に検討をするめる。これに加えて、た光励起によるWGM型ナノワイヤのレーザ発振の確認を行う。
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Research Products
(14 results)
