2023 Fiscal Year Annual Research Report
高Sn組成GeSn結晶創成を目指したスパッタエピタキシー法の構築
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21K04880
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
國吉 望月 大阪大学, 大学院工学研究科, 招へい研究員 (40897443)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡部 平司 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (90379115)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ゲルマニウムスズ / スパッタリング / エピタキシャル成長 / GeSn |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は光電融合デバイスや赤外センサーへの応用が期待されているゲルマニウムスズ(GeSn)のスパッタリング法によるエピタキシャル成長の確立を目指すものである。
GeSnのエピタキシャル成長に関する報告の多くは化学気相成長法や分子線エピタキシー(MBE)法を用いたものであり、安全性及び量産性の観点からスパッタリング法によるエピタキシャル成長が望ましい。本研究ではシリコン(Si)基板及びGe基板上へのGeSnのスパッタエピタキシャル成長と、両基板上への酸化ケイ素（SiO2）を用いたepitaxial lateral overgrowth(ELO)構造の形成手法の基礎検討を行った。
スパッタターゲットにGe、Snをそれぞれ用い、投入電力を調節することにより、任意のGe/Sn組成の薄膜を得ることが可能である。Si及びGe基板上で基板温度200℃以上でのエピタキシャル成長を確認でき、特に設定Sn組成6.2％、基板温度500℃のGe基板上に堆積したGeSnは透過電子顕微鏡像及び電子線回折像より、無転位かつ単結晶であることが分かり、室温で良好なPL特性を示した。また、SiO2マスク加工したELO基板上で成長したGeSn膜でも良好な結晶性と光学特性が得られ、スパッタリング法によるELO基板上GeSn層形成が可能であることを示した。
また、疑似ELO基板作製に向けて、下地SiO2層を堆積したSi基板上に、スパッタリングでアモルファスGeSnを堆積し、細線加工を行い、レーザーアニール処理を施した。下地SiO2膜厚を厚くすることにより、PLピーク強度がGe基板の45倍に達するGeSn細線を得ることができた。
本研究はGeSn膜作製におけるスパッタエピタキシー法の有意性とELO構造の可能性を示し、今後の光電融合研究に寄与する内容である。
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