2021 Fiscal Year Annual Research Report
GeSiSn/GeSn量子井戸を用いた高周波発振素子の開発
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19K04487
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
塚本 貴広 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (50640942)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
須田 良幸 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (10226582)
広瀬 信光 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所企画室, エキスパート (90212175)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | GeSiSn / GeSn / スパッタエピタキシー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、Ⅳ族半導体GeSiSnによる格子定数整合系ヘテロ接合を用いたGeSiSn/Ge(Sn)共鳴トンネルダイオード（RTD）の試作に向けた要素技術の開発に取り組んだ。GeSiSn/Ge(Sn)ヘテロ接合技術は、本研究のコア技術であり、目的とするRTDデバイスの特性を決定する。これまでに、GeSiSn/Ge及びGeSiSn/GeSn量子井戸の形成に成功している。ここではSn拡散の挙動を明らかにするために、GeSn/Geヘテロ接合におけるSn分布の評価を行った。
GeSiSn及びGeSnにおいて、Sn組成比はバンドギャップを決定するため、非常に重要なパラメータである。また、Sn組成比は、GeSiSn/Ge(Sn)量子井戸の量子井戸ポテンシャルを決定するため、Sn組成比制御技術は重要である。しかし、他の研究報告によると、GeSn/Geヘテロ接合において、GeSnからGeへのSnの拡散が大きく、バンドギャップや量子井戸ポテンシャルへの影響が懸念されていた。そこで、本研究で採用した結晶成長技術であるスパッタエピタキシー法を用いて作製したGeSn/Geヘテロ接合におけるSn拡散について評価を行った。スパッタエピタキシー法を用いることで、従来の報告よりもGeSnからGeへのSn拡散を10～100分の1に抑制可能であることを明らかにした。それに伴い、従来困難であった均一なSn組成比のGeSn薄膜の形成が、スパッタエピタキシー法を用いることで可能となった。本研究では、GeSn/Geヘテロ接合におけるSn拡散の評価を行い、スパッタエピタキシー法がSn拡散抑制に有用であることを明らかにした。本成果は、スパッタエピタキシー法が急峻な量子井戸ポテンシャル形成に有用であることを示唆している。
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