Construction of sputter epitaxy method for GeSn crystals with high Sn concentration

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04880
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Kuniyoshi Mizuki 大阪大学, 大学院工学研究科, 招へい研究員 (40897443)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡部 平司 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (90379115)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 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 / 結晶成長

Outline of Final Research Achievements

We investigated of the method for the epitaxial growth of germanium-tin (GeSn) thin films containing Sn above the solid solution limit by the sputtering method. We succeeded in epitaxial growth of single-crystalline GeSn thin film on Ge substrate by adjusting substrate temperature and sputtering power. In order to improve the quality of GeSn thin film by reducing crystal defects and strain relaxation, we also worked on the fabrication of ELO (Epitaxial Lateral Overgrowth) structure substrates. GeSn was deposited on the fabricated ELO substrate, areas of good crystallinity were observed.

Free Research Field

半導体材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光電融合材料の候補であるGeSnに関する研究の多くは、CVDやMBEで薄膜を形成し、評価方法は材料特性や電気特性について示されており、スパッタリング法による成膜や室温での光学特性に関する報告はあまり多くない。本研究では、スパッタエピタキシャル成長によりGeSnの単結晶化を実現し、その発光特性を評価した。研究がさらに進展することで単結晶GeSnの大面積化が可能となり、光電融合研究に寄与するものと予想する。