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三次元積層集積回路を目指した超並列光接続システムの試作

研究課題

研究課題/領域番号 07555014
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分試験
研究分野 応用光学・量子光工学
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

米津 宏雄  豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (90191668)

研究分担者 宇治 俊夫  日本電気(株), 関西エレクトロニクス研究所, 担当部長
大島 直樹  豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (70252319)
宇治 俊男  日本電気(株), 関西エレクトロニクス研究所, 担当部長
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
8,400千円 (直接経費: 8,400千円)
1996年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
1995年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円)
キーワード超並列光接続 / 三次元積層集積回路 / 歪短周期超格子 / 低転位密度化 / Si基板上のGaAs選択成長 / GaP層の選択成長 / 原子状水素照射 / 微小発光・受光素子 / GaAs-on-Si / InP-on-Si / 選択成長 / 貫通転位 / ミスフィット転位 / 原子状水素 / 光接続
研究概要

超並列光接続を有する三次元積層集積回路の実現には、微小電流動作および高集積が可能となる微小発光素子のSi基板上への作製が必要不可欠である。そこで、以下の順を追って研究を進めた。
まず、これまで研究実績のある多層(GaAs)m(GaP)n歪短周期超格子(SSPS)を用いて、Si基板上のGaAs層の低転位密度化をより一層図るために、初期成長層となるSi基板上のGaP層の高品質化を試みた。その結果、Si基板上のGap層をMEE成長することにより、成長初期に発生する積層欠陥の発生を抑制できることを明らかにした。この結果を応用して、Si基板上の高品質GaAs層上にInGap/GaAsダブルヘテロ(DH)構造の発光ダイオード(LED)を作製し、正常な発光特性を得た。これにより、Si基板上に高品質な発光デバイスを作製する見通しが得られた。
次いで、Si集積回路で用いる高品質なドライ酸化のSiO_2膜に小孔を設け、その小孔内に原子状水素を用いてSi基板上のGaAs選択成長を試みた。その初期成長層であるGaP層の選択成長において、GaP層の成長前に低温でP層を形成することにより、アンチフェーズドメイン(APD)の成長層への伝搬を抑制できた。そして、SSPS層およびGaAs層をMEE成長することにより、低欠陥密度の選択成長層が得られることが明らかになった。また、原子状水素を照射することにより、格子不整合を緩和する際にヘテロ界面に導入されるミスフィット転位を電気的に不活性化できることも明らかにした。
これらの研究結果は、微小受光素子の作製にも適用できるものであり、積層集積回路における超並列光接続の具体的な構造を検討することができるようになった。
本研究によって、三次元積層集積回路に必要な超並列光接続を実現するための、高品質かつ高信頼度の微小発光・受光素子を実現するための基礎的な技術が得られた。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (23件)

  • [文献書誌] Yasufumi Takagi: "Suppression of threading dislocation generation in GaAs-on-Si with strained short-period superlattices" Journal of Crystal Growth. 150. 677-680 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuya Samonji: "Reduction of threading dislocation density in InP-on-Si heteroepitaxy with strained short-period superlattices" Applied Physics Letter. 69・1. 100-102 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasufumi Takagi: "Reduction of Threading Dislocation Density and Suppression og Crack Formation in Inx Ga_<1-x> P(x〜0.5) grown on Si (100) Using Strained Short-Period Superlattices" Japanese Journal of Applied Physics. 36・2B. L187-189 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasufumi Takagi: "Generation and Suppression mechanism of crystalline defects in GaP layers grown on misoriented Si (100) substrates" Journal of Applied Physics. (to be submitted).

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mikihiro Yokozeki: "Passivation of misfit dislocations by atomic hydrogen irradiation in lattice-mismatched heteroepitaxy" Journal of Crystal Growth. (to be published).

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mikihiro Yokozeki: "Reduction of Threading Dislocation Density in an (InAs) _1 (GaAs) _1 Strained Short-Period Superlattice by Atomic Hydrogen Irradiation" Japanese Journal of Applied Physics. 35・5A. 2561-2565 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mikihiro Yokozeki, Hiroo, Yonezu, Takuto Tsuji, and Naoki Ohshima: "Passivation of misfit dislocations by atomic hydrogen irradiation in lattice-mismatched heteroepitaxy" Journal of Crystal Growth. (to be published). (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasufumi Takagi, Hiroo Yonezu, Shinobu Uesugi, and Naoki Ohshima: "Reduction of threading dislocation density and suppression of crack formation in In_xGa_<1-x>P (x-0.5) grown on Si (100) using strained short-period superlattices" Japanese Journal of Applied Physics. 36・2B. L.187-189 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuya Samonji, Hiroo Yonezu, Yasufumi Takagi, Kazuhiko Iwaki, Naoki Ohshima, Jung-Kyoo Shin, and Kangsa Pak: "Reduction of therading dislocation density in InP-on-Si heteroepitaxy with strained short-period superlattices" Applied Physics Letters. 69・1. 100-102 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mikihiro Yokozeki, Hiroo Yonezu, Takuto Tsuji, Naoki Ohshima, and Kangsa Pak: "Reduction of therading disloca ion density in an (InAs) _1 (GaAs) _1 strained short-period superlattices by atomic hydrogen irradiation" Japanese Journal of Applied Physics. 35・5A. 2561-2565 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Keiji Hayashida, Yasufumi Takagi, Katsuya amonji, HIroo Yonezu, Mikihiro Yokozeki, Naoki Ohshima, and Kangsa Pak: "Realization of two-dimensional growth and suppression of threading dislocation generation in (InP) _1 (GaAs) _n quaternary strained short-period superlattice grown on GaAs" Japanese Journal of Applied Physics. 34・11A. L1442-1444 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasufumi Takagi, Hiroo Yonezu, Takahiro Kawai, Keiji Hayashida, Katsuya Samonji, Naoki Ohshima, and Kangsa Pak: "Suppression of threading dislocation generation in GaAs-on-Si with strained short-period superlattices" Journal of Crystal Growth. 150. 677-680 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mikihiro Yokozeki: "Passivation of misfit dislocations by atomic hydrogen irradiation in lattice-mismatched heteroepitaxy" Journal of Crystal Growth. to be published. (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Yasufumi Takagi: "Reduction of Threading Dislocation Density and Suppression of Crack Formation in Inx Ga1-x P (x〜0.5) grown on Si (100) Using Strained Short-Period Superlattices" Japanese Joumal of Applied Physics. 36・2B. L187-189 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Katsuya Samonji: "Reduction of threading dislocation density in InP-on-Si heteroepitaxy with strained short-period superlattices" Applied Physics Letter. 69・1. 100-102 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Mikihiro Yokozeki: "Reduction of Threading Dislocation Density in an (InAs) 1 (GaAs) 1 Strained Short-Period Superlattice by Atomic Hydrogen Irradiation" Japanese Joumal of Applied Physics. 35・5A. 2561-2565 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Keiji Hayashida: "Realization of Two-Dimensional Growth and Suppression of Threading Dislocation Generation in (InP) 1 (GaAs) n Quaternary Strained Short-Period Superlattice Grown on GaAs" Japanese Joumal of Applied Physics. 34・11A. L1442-1444 (1995)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Yasufumi Takagi: "Suppression of threading dislocation generation in GaAs-on-Si with strained short-period superlattices" Journal of Crystal Growth. 150. 667-680 (1995)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.Yokozeki,H.Yonezu,T.Tsuji,N.Ohshima,and K.Pak: "“Reduction of Threading Dislocation Density in an (InAs)1(GaAs)1 Strained Short-Period Superlattice by Atomic Hydrogen Irradiation"" Japan Journal of Applied Physics. to be published. (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Takagi,H.Yonezu,T.Kawai,K.Hayashida,K.Samonji,N.Ohshimma,and K.Pak: "“Suppression of Threading Dislocation Generation in GaAs-on-Si with Strained Short-Period Superlattices"" Journal of Crystal Growth. Vol. 150. 677-680 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Samonji,Y.Takagi,H.Yonezu,K.Iwaki,N.Ohshima,J.K.Shin,and K.Pak: "“Reduction of Threading Dislocation Density in InP-on-Si Heteroepitaxy with Strained Short-Periods Superlattices"" Extended Abstracts of the 1995International Conferences on Solid State Devices and Materials, Osaka. 1059-1060. (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 高木,横関,辻,左門字,大島,朴,米津: "“ヘテロエピタキシャル成長の成長初期制御による結晶欠陥の抑制"" 信学技報. ED95-128. 73-78 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 高木,左門字,岩城,林田,大島,朴,米津: "“(GaAs)_m(GaP)_n歪短周期超格子の格子緩和過程"" 信学技報. ED95-23. 25-30 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1995-04-01   更新日: 2016-04-21  

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