| 研究課題/領域番号 |
20H02620
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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29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 関西学院大学 (2021-2022)
大阪大学 (2020) |
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研究代表者 |
細井 卓治 関西学院大学, 工学部, 准教授 (90452466)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | GeSn / 赤外線 / 結晶化 / レーザー / 赤外センシング / センシング / 薄膜トランジスタ / 赤外光学素子 / 赤外線光学素子 / CMOS |
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| 研究開始時の研究の概要 |
GeSn半導体は赤外域の発光／受光素子および高移動度CMOS材料として有望である。本研究では、非晶質透明基板上でのGeSn単結晶液相成長技術を発展させ、結晶欠陥・不純物を極限まで低減した高品質GeSn形成、そしてSn組成傾斜をつけたGeSn横型ダブルへテロ構造の作製に取り組み、GeSn赤外光学素子とCMOS回路を集積化した赤外イメージング／センシングプラットフォームの創出を目指す。
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| 研究成果の概要 |
ゲルマニウム-スズ（GeSn）混晶半導体を用いた赤外センシングプラットフォーム実現のため、レーザー結晶化による高品質GeSn単結晶形成を検討した。石英基板上でアモルファスGeSn層をワイヤ状に加工し、SiO2層でキャップした後、細長い楕円状に整形したレーザー光を走査して、ワイヤの端から端までmmオーダーで結晶化することに成功し、優れた結晶性および光学特性を有することを確認した。また、一度レーザー走査によりGeSnワイヤ全体を結晶化した後、再度逆方向にレーザーを走査してワイヤ中央部でレーザー照射を終了することで、高Sn濃度GeSn領域をワイヤ中央部に設けた横型ダブルヘテロ構造の作製に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
GeSnは集積回路や赤外光学素子として優れた物性を持つと予想される一方で、高品質なGeSn単結晶が困難である。本研究では、高品質GeSn単結晶の横方向液相成長をレーザー走査で行うGeSnレーザー結晶化技術をさらに発展させ、光吸収キャップ層を用いることによるGeSnパターン依存性の解消、レーザー走査の工夫によりGeSnダブルヘテロ構造の作製、などを実現した。また、石英基板に限らずSi基板上でもGeSnレーザー結晶化が可能であることも見出した。
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