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Si基板を特徴とする弗化物/Si超微細構造発光デバイスに関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 01460137
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 電子材料工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

荒井 滋久  東京工業大学, 工学部, 助教授 (30151137)

研究期間 (年度) 1989 – 1990
研究課題ステータス 完了 (1990年度)
配分額 *注記
5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
1990年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1989年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
キーワードSi基板 / ICBE法 / CaF_2 / Si超格子 / 弗化物 / Si超微細構造 / バンド講造 / 発光デバイス / 光電子集積回路(OEIC) / バンド構造 / CaF_2@Si超格子 / 弗化物@Si超微細構造
研究概要

本研究は、電子集積回路材料として不動の地位にあるにもかかわらず、光電子集積回路(OEIC)への応用は非常に困難であると考えられるSi単結晶基板上に、弗化物(CaF_2)及びSiを用いた単結晶極微細周期構造を形成し、そのエネルギ-バンド構造を理論的に解明するとともに、光デバイス応用への基礎的知見を得る事を目的としている。初年度に引き続き研究を行い、本年度は以下に述べる成果を得た。
前年度までに、イオン化クラスタ-ビ-ムエピタキシャル成長(ICBE)法を用いて、Si(111)基板上にCaF_2を形成する技術を確立していたので、本年度はCaF_2及びSiの積層エピタルシャル成長を行った。CaF_2よりも大きな表面エネルギ-を有するSiが、CaF_2表面上で凝集してしまう問題を、成長基板温度の低温化(〈600℃)とSiのイオン化加速(Va=2kV)で克服し、CaF_25nm/Si5nm極薄膜100層50周期構造を実現した。高速反射電子線回析(RHEED)によるその場観察の結果、結晶性は単結晶である事がわかり、また、表面SEM観察より、良好な平坦性を保っている事が明らかになった。
次に、CaF_2/Si微細周期構造の光学的特性の理論的基礎を固める事を目的として、CaF_2/Si超格子のエネルギ-バンド構造を理論解析する方法を開発した。基本原理に強結合法を用い、CaF_2及びSiバルクのバンド構造の計算結果を参考に超格子構造の解析を行った結果、(100)面Si上に形成した超格子の場合、光学的特性は基本的にSiの特性と類似になるが、Si層の層厚を減少させるにつれ、より値接遷移型に近づく傾向を見せる事が明らかになった。また、CaF_2の大きなエネルギ-障壁に起因する電子の閉じ込め効果により超格子方向に顕著な量子化が起こる事が示された。

報告書

(3件)
  • 1990 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1989 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (8件)

  • [文献書誌] M.Watanabe,H.Muguruma,M.Asada, and S.Arai: "Low temperature(〜420℃)epitaxial growth of CaF_2/Si(111)by IonizedーClusterーBeam technique" Japan.J.Appl.Phys.29. 1803-1804 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Muguruma: "Analysis of energy diagram of(100)CaF_2/Si Superlattice by tight binding method" Japan.J.Appl.Phys.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Watanabe,: "Low temperature (-420。C) epitaxial growth of Caf_2/Si (111) by Ionized-Cluster-Beam technique" Japan. J. Appl. phys.vol. 29. 1803-1804 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Muguruma,: "Analysis of energy diagram of (100) Caf_2/Si superlattice by tight binding method" Japan. J. Appl. Phys.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Watanabe.: "Epitaxial growth of metal (CoSi_2) /insulator (CaF_2) superlattice structure on Si (111) by Ionized-Cluster-Beam technique" Appl. Phys. Lett.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Watanabe,H.Muguruma,M.Asada,and S.Arai: "Low temperature (〜420℃) epitaxial growth of CaF_2/Si(111) by IonizedーClusterーBeam technique" Japan.J.Appl.Phys.29. 1803-1804 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] H.Muguruma: "Analysis of energy diagram of (100) CaF_2/Si Superlattice by tight binding method" Japan.J.Appl.Phys.

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] H.Muguruma: "Analysis of energy diagram of(100)CaF_2/Si superlattice by tight binding method" Japan.J.Appl.Phys.

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書

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公開日: 1989-04-01   更新日: 2016-04-21  

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