2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of GeSn-based NIR sensing devices
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20H02620
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
細井 卓治 関西学院大学, 工学部, 准教授 (90452466)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | GeSn / 結晶化 / 赤外センシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高品質ゲルマニウム-スズ（GeSn）混晶半導体で作製される赤外受光／発光素子を集積したセンシングデバイス創出を目的としている。昨年度までに、石英基板上に堆積したアモルファスGeSn層をワイヤ状に加工し、SiO2層でキャップした後、細長い楕円状に整形したレーザー光（波長808nm）を走査して、ワイヤの端から端までmmオーダーで結晶化することに成功し、優れた結晶性および光学特性を有することを確認している。また、一度レーザー走査によりGeSnワイヤ全体を結晶化した後、再度逆方向にレーザーを走査してワイヤ中央部でレーザー照射をやめることで、高Sn濃度GeSn領域をワイヤ中央部に設けた横型ダブルヘテロ構造が作製できた。しかし、その結晶性は1回のみのレーザー照射により形成した単結晶GeSn層よりも劣っていたため、本年度はレーザーの走査速度と出力を変えることでGeSn形成の高品質化を試みた。その結果、レーザー出力を上げると、フォトルミネッセンス（PL）ピークは短波長側にシフトし、Sn組成の低下につながることがわかった。一方で、走査速度を毎秒5μmから100μmに高速化することで、単結晶GeSnワイヤ中のSn組成が1%から3.5%に増加すること（発光波長1770～2070nmに対応）を見出した。これは走査速度が速いほど、局所溶融領域への走査方向前方からのSn取り込みと、走査方向後方へのSn掃き出しが非平衡になるためだと考えられる。
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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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