人工IV族半導体の形成と光・電子物性制御

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11232202
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 白木 靖寛 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00206286)
• 研究分担者: 片山 竜二 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 ; 尾鍋 研太郎 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (50204227) ; 黄 晋二 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50323663) ; 中川 清和 山梨大学, 附属無機合成研究所, 教授 (40324181) ; 宇佐美 徳隆 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20262107)
• キーワード: シリコンゲルマニウム / 光エレクトロニクス / 電子物性 / 光物性 / 電界効果型トランジス / 発光ダイオード / CMP

研究概要

平成13年度で得られた成果は、大きく分けて次の様に分類される。(1)超平坦SiGe仮想基板の作製(2)SiGe材料の電気伝導における基礎物性の評価(3)歪みGeチャネル変調ドープ電界効果型トランジスタの作製と評価(4)SiGe量子構造を有するSiGe/Siブラッグ反射鏡微小共振器における発光特性の評価(5)SiGeバルク成長技術の開発。
(1)においては、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法を駆使することにより、Si基板と同程度の超平坦SiGe仮想基板作製技術の確立に成功している。この技術については、特許申請が行われている。(2)においては、組成30%の緩和SiGe薄膜中における、正孔移動度のボロン不純物濃度依存性について詳細に調べた。この基礎物性データは、物性の更なる理解およびデバイス設計において今後大いに役立つものである。(3)では、分子線エピタキシー法を駆使して、歪みGeチャネル変調ドープ構造を作製し、ホ-ル測定における室温での正孔移動度が、2000cm2/Vsという記録的なデ-タを得ている。また、この構造を利用した電界効果型トランジスタの作製も行い、高い実行移動度を有するトランジスタの作製にも成功している。(4)においては、90%という記録的な反射率を有するSiGe/Siブラッグ反射鏡の作製およびそれを用いた微小共振器における発光の変調に成功している。(5)では、独自の手法による、SiGeバルク成長技術の確立に成功しており、今後、このバルク結晶からSiGe基板を作製し、新規SiGeデバイス作製へとつなげていく予定である。

研究成果

• [文献書誌] K.Kawaguchi, S.Koh, Y.Shiraki, J.Zhang: "Fabrication of strain-balanced SiO.73GeO.27/Si distributed Bragg reflectors on Si substrates"Applied Physics Letters. 79. 476-478 (2001)
• [文献書誌] K.Kawaguchi.Y.Shiraki.N.Usami, J.Zhang, N.J.Woods, C.Breton, G.Parry: "Fabrication of strain-balanced Si/Sil-xGex multiple quantum wells on Sil-yGey virtual substrates and their optical properties"Applied Physics Letters. 79. 344-346 (2001)
• [文献書誌] K.Sawano, K.Kawaguchi, Y.Hirose, S.Koh, K.Nakagawa, T.Haaoril, Y.Shiraki: "Formation of Ultra Smooth SiGe Strain-Relaxed Buffer Layers by Chemical Mechanical Polishing"Applied Physics Letters. (発表予定).
• [文献書誌] T.Irisawa, S.Tokumitsu, S.Koh, K.Nakagawa, Y.Shiraki: "Ultra High Room Temperature Hole Hall and Effective Mobility in SiGe/Ge/SiGe Heterostructures"Applied Physics Letters. (発表予定).
• [文献書誌] S.Koh, K.Murata, T.Irisawa, K.Nakgawa, Y.Shiraki: "Hole Transport Properties in Relaxed Si0.7Ge0.3 Epitaxial Layers"Applied Physics Letters. (発表予定).
• [文献書誌] Usami N, Azuma Y, Ujihara T, Sazaki G, Miyashita S, Murakami Y, Nakajima K: "Growth of SixGel-x (x=0.15) bulk crystal with uniform composition utilizing in situ monitoring of the crystal-solution interface"JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. 40(6A). 4141-4144 (2001)