| 研究課題/領域番号 |
12555084
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
末益 崇 筑波大学, 物理工学系, 講師 (40282339)
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| 研究分担者 |
長谷川 文夫 筑波大学, 物理工学系, 教授 (70143170)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
2002年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2001年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2000年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
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| キーワード | 鉄シリサイド / フォトルミネッセンス / エレクトロルミネッセンス / 発光ダイオード / 透過型電子顕微鏡 / 電流注入 |
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| 研究概要 |
本研究では、Si基板上にエピタキシャル成長可能な半導体鉄シリサイド(β-FeSi_2)を用いて、室温で動作する赤外領域の発光ダイオード(LED)を実現することを目的に実験を行った。研究期間内に、β-FeSi_2粒をSiのpn接合で埋め込んだp-Si/β-FeSi_2粒/n-Si構造において、室温で1.6μmの発光波長を持つLEDを作製することができた。その際、下記の点が明らかとなった。
1.Si/β-FeSi_2粒/Si構造を作製する際、Siの成長温度が低温(400-500℃)の時は、高温(650-750℃)で埋め込んだ時に比べて格段に発光強度が増すことが分かった。これは、β-FeSi_2のa軸方向に引っ張り歪みが導入され、間接遷移型から直接遷移型へと変化するためと考えられる。
2.Si/β-FeSi_2粒/Si構造を作製する際、β-FeSi_2のサイズが150nmまではβ-FeSi_2の体積増大に伴い1.52μm(77K)をピークとする発光強度が増加した。しかし、サイズが200nmを超えると1.2-1.4μm付近にSiの欠陥と思われる発光が観察されるようになった。このため、Si中に埋め込むβ-FeSi_2のサイズは100-150nmが最適である。
3.LEDの発光強度は、p-Siのドーピング濃度、成長温度にも非常に敏感であることが分かった。p型不純物としてメタホウ酸を使っているが、650℃で成長すると酸素に起因すると思われる欠陥から発光し、750℃で成長するとp-Si表面に多数のピットが現れて表面が荒れた。このため、成長温度は700℃が最適であるといえる。
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