2020 Fiscal Year Annual Research Report
スパッタエピタキシーによる革新的エキシトンデバイスの実現と励起子輸送機構の解明
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18H01206
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
板垣 奈穂 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (60579100)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白谷 正治 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (90206293)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | エキシトントランジスタ / ZION / スパッタリング / エピタキシャル成長 / プラズマプロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，励起子デバイス実現のための高精度フラックス制御スパッタリング法を開発するとともに，励起子輸送の基礎学理を追求することを目的としている．励起子をキャリアとする革新デバイスの実現においては当然，デバイスグレードの材料を用意する必要がある．本研究では，まずは高品質プロセス技術の確立が重要との思想のもと，それを実現するためのスパッタエピタキシー法の開発に力点を置いた．成果としては，「高精度フラックス制御スパッタリング装置」を開発し，これに O,N 原子数制御のための高密度ラジカル源を重畳，さらに真空紫外吸収分光装置でそれら原子の絶対数密度モニタリングすることで，各種原子の蒸発レートの高精度制御に成功した．これにより， ①サファイア基板上への高品質単結晶成長，②励起子トランジスタにおけるゲートへの光照射によるスイッチング，という目標を達成するとともに，研究開始当初，1.5-3.4 eVであったバンドギャップ制御範囲を1.5-6.0 eV にまで広げることに成功した．なお①については，代表者発案の新規結晶成長モード「逆 Stranski-Krastanov」を用いて実現した．格子不整合系の結晶成長では，膜中の格子歪みにより最終的に 3次元島が形成され，単結晶膜を作製することは困難であった．そこで代表者は，歪を緩和するナノ結晶粒を面内外の配向性を揃えたまま高密度に配置し，その表面に原子平坦性をもたせることが出来れば，これを緩和層とした単結晶成長が実現すると考えた．このような緩和層の作製は従来不可能であったが，非固溶系の不純物により表面エネルギーを制御することでこれに成功した．さらに，電界によるエキシトン輸送モデルについて，デバイスシミュレーションを用いた初期検討を行なった．その結果，両極性拡散と不均一電界中での双極子の並進運動が励起子の輸送機構である可能性を示した．
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(28 results)
