2022 Fiscal Year Annual Research Report
半導体・酸化物複合ナノワイヤによる光・電子・スピン工学の融合
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19H00855
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
石川 史太郎 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (60456994)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村山 明宏 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (00333906)
長島 一樹 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (10585988)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノワイヤ / 半導体 / 分子線エピタキシー / シリコン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化合物半導体の高い電子・光物性と金属酸化物の多様で安定した機能が協働する高機能ナノ材料を提案、これを用いたフォトニクス・エレクトロニクス・スピントロニクス融合型ナノテクノロジーの創出を目指し研究を実施した。
研究期間をとおして研究基盤となるナノワイヤ試料合成技術の確立と高度化、その応用への展望を拓く研究に取り組み、以下の成果を得た。
1. GaAs/AlGaOxヘテロ構造ナノワイヤの大面積化とそれから得られる白色光の特性把握に取り組んだ。GaAs/高Al組成AlGaAsヘテロ構造ナノワイヤの大容量成長と酸化条件を最適化することで、紫外域のLED励起で目視可能な白色蛍光体を得ることができ、その状況をスマートフォンカメラで観察記録することができた。
2. ナノワイヤの光学特性、構造特性改善のために、加工基板を用いた選択成長を行った。その結果、従来と3倍を超える広いV属/III族元素供給比でのナノワイヤ結晶成長が可能であり、適切な条件下では高精度の構造制御と発光特性改善が得られることを見出した。これより、多重量子井戸構造を含む良好な希釈窒素GaAs系ナノワイヤの合成に成功し、ファイバー通信帯域、および太陽電池に有効な赤外吸収帯域で動作可能となる展望を得た。
3. 通信光源材料、スピンフィルター材料と期待できるGaAs/GaNAsBi/GaAsコアーマルチシェルナノワイヤ構造の形成とそこから室温で通信帯域波長1.2μmの発光の観察に成功した。また、同材料の特徴的な結晶構造変形や積層欠陥界面の状態から、新奇な極微細機能性半導体ナノ構造が得られることを見出した。
4. Si基板上で合成するGaAsナノワイヤの大面積・高品質化に成功し、2インチ全面で良好な発光特性を持つGaAsナノワイヤを７億本程度均質に集積、そのデバイス応用の展望が得られた。
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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
(24 results)
