格子ひずみ制御によるシリコン上ゲルマニウム受発光デバイスの長波長動作

• 研究課題/領域番号: 24360133
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 石川 靖彦 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60303541)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円); 2014年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2013年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2012年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
• キーワード: 半導体物性 / 光物性 / MBE、エピタキシャル / 光源技術 / 電子・電気材料

研究成果の概要

本研究では、波長が1.7 - 2.5ミクロンの近赤外光の長波長(LNIR)域で動作するSi上Ge受発光素子の実現に向け、Ge片持ち梁構造の弾性変形を用いた引っ張りひずみ導入および顕微フォトルミネセンス(PL)測定による直接遷移禁制帯幅の評価を行った。Ge単層から構成される片持ち梁構造を外力により弾性変形させることで、約2%の一軸性ひずみを誘起でき、PL発光ピークが1.57ミクロンから約1.85ミクロンに長波長化した。直接遷移禁制帯幅が減少したことを示している。Geへの引っ張りひずみの導入により、LNIR域で動作する光デバイスへ展開できることを示している。

研究成果

• [雑誌論文] Ge-on-Si photonic devices for photonic-electronic integration on a Si platform (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Ishikawa and Shinichi Saito
  • 雑誌名: IEICE Electronics Express 巻: 11 号: 24 ページ: 20142008-20142008
  • DOI: 10.1587/elex.11.20142008
  • NAID: 130004939926
  • ISSN: 1349-2543
  • 査読あり
• [学会発表] Effect of excitation light intensity on micro-photoluminescence spectra for Ge: a comparison with Si, GaAs and InGaAs (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoki Higashitarumizu and Yasuhiko Ishikawa
  • 学会等名: 7th Forum on the Science and Technology of Silicon Materials 2014
  • 発表場所: アクトシティー浜松（静岡県浜松市）
  • 年月日: 2014-10-19 – 2014-10-22
• [学会発表] Narrowing of direct bandgap in Ge induced by micro-mechanical stress (2014)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Fujimoto, Tatsuji Kaiwa, Gaku Hodoshima, Sho Nagatomo, and Yasuhiko Ishikawa
  • 学会等名: 33rd Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: ラフォーレ修善寺（静岡県伊豆市）
  • 年月日: 2014-07-09 – 2014-07-11
• [学会発表] Si Photonics for Sensing Applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Ishikawa
  • 学会等名: 2014 CMOS Emerging Technologies Research Symposium
  • 発表場所: MINATEC (フランス・グルノーブル)
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-08
  • 招待講演
• [学会発表] 微細梁構造を用いたSi上Geのバンドギャップ制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 海和達史、堀江優、和田一実、石川靖彦
  • 学会等名: 応用物理学会第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2013-03-30
• [学会発表] An Increased Red Shift in Near-infrared Light Emission from Ge Microbeam Strictures on Si Induced by an Externally Applied Uniaxial Stress (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuji Kaiwa, Kazumi Wada, Yasuhiko Ishikawa
  • 学会等名: Materials Research Society 2012 Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center (米国ボストン)
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] Silicon/Germanium-Based Photonics for Information Technology and Sensing (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Ishikawa
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research (CCMR)
  • 発表場所: Seoul Palace Hotel (韓国ソウル)(招待講演)
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] Germanium Active Photonic Devices on Si for Optical Interconnects
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Ishikawa
  • 学会等名: 2013 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2013)
  • 発表場所: ヒルトン福岡シーホーク（福岡県福岡市）
  • 招待講演
• [学会発表] フォトルミネセンス測定によるGe微細梁構造のバンドギャップ評価
  • 著者名/発表者名: 海和達史、石川靖彦、和田一実
  • 学会等名: 電子情報通信学会シリコン・フォトニクス時限研究専門委員会第20回シリコンフォトニクス研究会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
• [備考]
  • URL: http://www.emat.t.u-tokyo.ac.jp/