| 研究課題/領域番号 |
21K04910
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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30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 明治大学 |
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研究代表者 |
上田 修 明治大学, 研究・知財戦略機構(生田), 研究推進員(客員研究員) (50418076)
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| 研究分担者 |
富永 依里子 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 准教授 (40634936)
塩島 謙次 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (70432151)
池永 訓昭 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (30512371)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | Ｂi系混晶半導体 / MBE / 低温成長 / 結晶欠陥 / THz波受送信素子 / 欠陥評価 / TEM / 凝集体 / Bi系混晶半導体 / 析出物 / Bi系半導体混晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、(In)GaAs結晶内にBi原子とAsアンチサイトを同時に取り込みつつ、短キャリア寿命、高抵抗、高移動度を満たす、1.5 μm帯のInGaAsBiが得られる最適MBE成長条件を明らかにすべく、以下の3つの研究項目を進めて行く。
1)InGaAsとGaAsBiの固相成長の差異に関する知見の獲得
2)低温成長した単結晶GaAsBiの熱処理によるAs凝集体の形成メカニズムの解明およびMBE成長条件の最適化
3)熱処理によるInGaAsBi内のAs凝集体の形成方法の確立とPCAの特性への影響の解明
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| 研究成果の概要 |
本研究では、光伝導アンテナ用の低温MBE成長した(In)GaAsBi系薄膜中の微細構造・欠陥および電気的・光学的特性を調べた。その結果、まず(1)単結晶薄膜の熱処理では、As凝集体が薄膜/基板界面に、Bi-richなGaAsBiおよびBi凝集体が薄膜中に一様に、それぞれ形成される、(2)非晶質薄膜の熱処理では、GaAsBiおよびBi凝集体のみ薄膜/基板界面上に形成されることを明らかにした。また、キャリア寿命測定により、PCAに適用可能なInGaAsBiを得るための成長条件の最適化を進める体制が整った。さらに、界面顕微光応答法によりGaAsBiの光電流特性を２次元評価し、均一性を評価できた。
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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、低温MBE成長した(In)GaAsBi系の単結晶および非晶質薄膜を高温での熱処理した場合に、As、Ga-rich GaAsBiおよびBi凝集体などの欠陥が薄膜/基板界面および薄膜中に形成されることを明らかにした。また、これらの欠陥の電気的・光学的特性への影響についても明らかにした。さらに、テラヘルツ光のセンシングを用いた各種システムへの社会実装を実現するためには、そのキーデバイスとなる高性能で、小型・低コストの光伝導アンテナの開発が必須であるが、本研究により新奇(In)GaAsBi系材料の創製および光学的・電気的特性の最適化が不可欠であることを提案できた。
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