| 研究課題/領域番号 |
19H00762
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
牧原 克典 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90553561)
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| 研究分担者 |
大田 晃生 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10553620)
洗平 昌晃 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (20537427)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円)
2022年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2021年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2020年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
2019年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
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| キーワード | 量子ドット / コアシェル / 発光デバイス / Si量子ドット / コア／シェル構造 / CVD / コア／シェル / Si系量子ドット / スーパーアトム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、Si-Ge系スーパーアトム（コア／シェル量子ドット）において、電子および正孔の波動関数制御技術を確立し、均質ナノドットにない固有の物性・機能を実現する。具体的には、GeコアSi量子ドットにおいて、計算科学、半導体プロセスおよび物性評価の各研究者が、それぞれの分野の専門性を生かした相互・有機的連携による新しい視点からナノ構造界面を有する量子井戸に閉じ込めた電子・正孔の波動関数を深考し、スーパーアトム内での電子・正孔の結合・分離状態制御を実現する。これにより、真の量子力学に基づいた波動関数カップリングを実現し、高効率キャリア再結合を実現するSi系エレクトロルミネッセンス材料を創成する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、GeコアSi量子ドットの高密度・一括形成技術を確立し、そのPL特性評価からGeコアの量子準位間の発光再結合が支配的であることを明らかにした。さらには、p-Si(100)基板上にGeコアSi量子ドットを活性層としたAlリングパターン/B-doped a-Si電極を有するLED構造において、電圧振幅-1.0VでELスペクトルが認められた。これらの結果は、a-Si層から電子注入とp-Si基板から正孔注入が進行し、電子－正孔の量子準位間での発光再結合が生じたと説明でき、印加電圧の増加に伴ってGeコアにおける高次の量子準位を介した再結合発光が支配的になることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、Si-ULSIと親和性の高いプロセスを用いてGeコアSi量子ドットの高密度・一括形成技術を確立しており、技術的観点から極めて重要性な成果が得られていると言える。また、室温で安定したPLおよび低電圧駆動ELデバイスの実現は、シリコンフォトニクスにおいて実現が極めて困難とされているSi系発光デバイスの開発につながるものであり、飛躍的な進歩を遂げているシリコンULSI 技術をベースにSi 系量子ドットトランジスタやフローティングメモリデバイスを組み合わせて、将来の少数電子・少数光子を使った大規模な高度情報処理へと発展する可能性が極めて高い。
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