| 研究課題/領域番号 |
21K04880
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
國吉 望月 大阪大学, 大学院工学研究科, 招へい研究員 (40897443)
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| 研究分担者 |
渡部 平司 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (90379115)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | ゲルマニウムスズ / スパッタリング / エピタキシャル成長 / GeSn / 結晶成長 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ゲルマニウムスズ(GeSn)半導体は、Snの組成比や引張歪みにより間接遷移型から直接遷移型へのエネルギーバンド構造の変調、電子・正孔共に有効質量の減少が知られている。そのため、赤外光を利用した発光・受光素子やCMOS材料として有望視されているが、期待されるほどの光学特性・電気特性が実証されていない。本研究では、スパッタリング法によるエピタキシャル成長と、化合物半導体で提案されているELO技術を組合せ、様々な基板上で高Sn組成GeSn層のスパッタエピタキシーによる形成を試み、赤外センシング・CMOS技術の応用に向け、光学特性・電気特性などの基礎物性データを収集する。
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| 研究成果の概要 |
スパッタリング法による、固溶限以上のSnが含有したゲルマニウムスズ（GeSn）薄膜のエピタキシャル成長法の確立を目指した。基板温度やスパッタパワーを調整することでGe基板上に単結晶GeSn薄膜をエピタキシャル成長させることに成功した。結晶欠陥の低減や歪み緩和によるGeSn薄膜の高品質化を目指し、ELO（Epitaxial Lateral Overgrowth）技術を用いた基板の作製にも取り組んだ。作製したELO基板上にGeSnを成膜すると、結晶性の良い領域を確認することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光電融合材料の候補であるGeSnに関する研究の多くは、CVDやMBEで薄膜を形成し、評価方法は材料特性や電気特性について示されており、スパッタリング法による成膜や室温での光学特性に関する報告はあまり多くない。本研究では、スパッタエピタキシャル成長によりGeSnの単結晶化を実現し、その発光特性を評価した。研究がさらに進展することで単結晶GeSnの大面積化が可能となり、光電融合研究に寄与するものと予想する。
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