| Research Abstract |
本研究は,材料の電子物性を超えた発光現象の根本的な制御が期待される光ナノ構造を,電子デバイスに最も広く用いられている半導体材料であるが,間接遷移型ゆえ,発光割合が極めて小さいという問題点があるシリコンへ導入した場合の発光状態を観察し,理論と比較していくことで,光ナノ構造がシリコンからの発光に与える効果を明らかにしていくことを目的としている.本年度は,光ナノ構造として,昨年度に引き続き,シリコン薄膜スラブ構造に形成された円孔三角格子2次元フォトニック結晶・3個埋め点欠陥光ナノ共振器を主な対象とし,研究を進めた.シリコン薄膜の厚さを変化させたウエハに対して,フォトニック結晶の格子定数を系統的に変化させた試料を作製し,フォトルミネセンス測定を行ったところ,フォトニック結晶・ナノ共振器による共振波長が変化することが確認できた.また,昨年度までに,光ナノ共振器導入によって,シリコンから観察される発光強度が増大することが見出されていたが,今年度はさらに,励起強度を変化させた際の特性を調べ,レート方程式解析と比較したところ,励起強度が増大するにつれ,発光増強度がさらに増大することが見出された.
ここで,シリコンをはじめ間接遷移型半導体で重要となるフォノンの影響を検出するため,顕微ラマン分光測定を光ナノ共振器に対して行ったところ,励起強度が増大するにつれて,ラマンスペクトルの線幅の増大が観察された.この結果から,顕微光励起に伴うシリコンの局所的な温度上昇に起因する局所歪の発生や表面状態の変化等により,シリコンの発光遷移を制限している波数選択則が緩和するためにシリコン光ナノ共振器からの発光強度が一層増大する,という新たな発光増強メカニズムの可能性を見出した.
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