2016 Fiscal Year Annual Research Report
A STUDY OF TUNNEL ELECTRON INJECTION LIGHT-EMITTING DEVICES WITH A TWO-DIMENSIONAL QUANTUM STRUCTURE OF ULTRATHIN SILICON/SILICON DIOXIDE
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26630130
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
森田 瑞穂 大阪大学, 工学研究科, 教授 (50157905)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | シリコン / シリコン酸化膜 / 発光デバイス / 量子井戸 / トンネル効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリコン・オン・インシュレータ基板上に製作したインジウムスズ酸化物/極薄シリコン酸化膜/極薄シリコン層/埋込シリコン酸化膜構造デバイスのエレクトロルミネッセンス特性において、バルクシリコンのバンドギャップより大きいエネルギーの発光を観測し、シリコン層が薄いとエネルギーが高い発光とシリコン層厚さに依存しない発光を観測した。シリコン層厚さに依存する発光は二次元構造における量子閉じ込め効果による発光、シリコン層厚さに依存しない発光はシリコン/シリコン酸化膜界面のトラップ準位を介した発光であると考えられる。
インジウムスズ酸化物/極薄シリコン酸化膜/極薄シリコン層/埋込シリコン酸化膜構造デバイスのエネルギーバンド図を明らかにした。インジウムスズ酸化物のバンドギャップは分光光度計を用いて測定し、インジウムスズ酸化物と極薄シリコン酸化膜の価電子帯上端の差はX線光電子分光法により測定した。エネルギーバンド図は、高いエネルギーの電子がシリコンの励起状態へトンネル注入されることを示唆している。
光エッチングにより所定表面領域のシリコン層厚さ均一性を向上させる薄膜化法を確立した。分光エリプソメータを用いてシリコン層の厚さ分布を測定し、エッチング速度の光照射強度依存性を基に、設計エッチング量を光強度に反映させた光強度分布パターンを作成し、プロジェクター縮小光学系を用いてN-フルオロピリジニウム塩を塗布したシリコン層表面に投影した。1 回の光照射により、所定表面領域で厚さの面内ばらつきが小さい極薄シリコン層を形成した。所定のエッチング領域の外側に比較的厚いシリコン層がフレームとして残るため、光エッチング後の極薄シリコン層の剥がれや熱酸化後のシリコン島の形成は観測されなかった。
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