| 研究課題/領域番号 |
19H02175
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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 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 東京都市大学 |
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研究代表者 |
澤野 憲太郎 東京都市大学, 理工学部, 教授 (90409376)
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| 研究分担者 |
徐 学俊 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 主任研究員 (80593334)
浜屋 宏平 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90401281)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
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| キーワード | ゲルマニウム / LED / スピントロニクス / 円偏光 / ゲルマニウムLED / スピンLED / 光暗号通信 / SiGe結晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
今日、情報量が膨大化、通信が複雑化する中、円偏光利用による光暗号通信が有望である。情報処理を司るのはシリコン(Si)チップであり、そのSiチップから直接円偏光を発生できれば、素子の大幅な小型化、省電力化が達成できる。本研究では、Si基板上に、発光可能な歪みゲルマニウム活性層と、高品質スピントロニクス材料電極を組み合わせ、世界初となる、円偏光発生GeスピンLED創製を目指す。
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| 研究成果の概要 |
光暗号通信のためのGe円偏光発生LED（スピンLED）の実現に向けて、Ge(111)膜をSi(111)基板上に高品質形成した。そして、貼り合わせ手法によってGe-on-Insulator構造を形成し、表面パシベーション膜を形成することで非常に大きな発光強度増大を得ることができた。メサ構造の縦型Ge(111)pin LEDデバイスをin-situドーピングによって形成し、非常に強い室温EL発光を得ることに成功した。LEDの電極として、単結晶の強磁性体を高品質成長し、強磁性体からスピン注入することで、端面EL発光が得られ、円偏光を実証する道筋が大きく開けた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により完成した高効率Ge LEDの実現により、シリコンフォトニクス分野において、Si上の発光デバイスの集積化が可能となり、光配線実現へ向けて非常に大きな貢献となる。これにより、半導体チップの劇的な消費電力低減化が期待される。また、円偏光LEDが実現すれば、次世代の量子暗号技術や偏光多重通信、さらに分子認識技術、不揮発性光メモリなどの応用範囲が広がり、産業界に与える影響力が大きい。
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