2022 Fiscal Year Annual Research Report
Si-Ge系スーパーアトムの内部ポテンシャル変調による量子機能材料創成
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19H00762
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
牧原 克典 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90553561)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大田 晃生 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10553620)
洗平 昌晃 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (20537427)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Si量子ドット / コア／シェル構造 / CVD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
LPCVDにおいて、SiH4およびGeH4の反応初期過程を交互に精密制御することによって、熱酸化膜上にGe核を有するSi量子ドットを自己組織化形成でき、このコア／シェル構造のフォトルミネッセンス (PL) は、Geコアからの発光が支配的であることを明らかにしてきた。最終年度では、Reduced-pressure CVDを用いて200mm-Siウェハ上に高密度・一括形成したGeコアSi量子ドットの構造および室温PL特性を評価するとともに、EL特性も評価した。
各CVD工程後のAFM表面形状像測定において、ドット面密度に顕著な変化は認められず、サイズ分布から算出した平均高さが随時増大していることを確認している。断面TEM-EDXマッピングでは、GeH4-CVD後では予め形成したSi量子ドット上に均一にGeが堆積しており、その後の650℃熱処理においては顕著な変化は認められないものの、SiH4-CVD後では明瞭なコア／シェル構造が認められた。尚、Geコア高さはAFM像から得られた平均ドット高さの差(~1.6nm)と矛盾しない。コア／シェルドット形成後、非結晶Si膜堆積、P原子注入、Alリングパターン電極を形成したLEDからは、ELスペクトルでは、電圧振幅-1.0Vで0.65～0.85eVにブロードなELスペクトルが認められ、電圧の増大に伴いEL強度は増大し、高エネルギ側の増大がより顕著であった。また、得られたELスペクトルはPLと同様に4成分でピーク分離でき、印加電圧の増加による各成分のピークエネルギー位置の変化は認められなかった。これらの結果は、順方向バイアス印加により、a-Si層から電子注入とp-Si基板から正孔注入が進行し、電子－正孔の量子準位間での発光再結合が生じたと説明でき、印加電圧の増加に伴ってGeコアにおける高次の量子準位を介した再結合発光が支配的になると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(58 results)
