| 研究課題/領域番号 |
12555085
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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 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
深津 晋 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (60199164)
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| 研究分担者 |
川本 清 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (40302822)
谷 由加里 東京大学, ファインセラミクスセンター, 研究員
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| キーワード | SOI構造 / 酸化SiGe / 異常吸収 / MSM検出器 / 量子検出器 / 過渡応答 / エレクトロリフレクタンス / EO変調器 |
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| 研究概要 |
シリコン基板を酸化膜で分離したSOI(Silicon-On-Insulator)構造が低消費電力化と高速化の観点から注目されている。シリコンフォトニクスに後押しされながら光電子のハイブリッド化を推進する上で、チップ搭載すべき光電素子の大きさが現状のアーキテクチャのままでは高集積化の要求に応えられない。これは間接遷移型半導体のシリコンが小さな光吸収係数しかもたないからである。
本研究では、この問題を対症療法ではなく根本的に解決するため半導体の酸化「表面(近傍領域)」の近傍で発生する非バルク的な特異な電子状態を積極的に利用した光検出原理の検証およびチップ搭載に適した量子検出器の原型の構築を目指した。
具体的には酸化SiGe近表面1.2eV異常吸収帯の非バンド端状態にともなう大きな振動子強度を検証し、表面酸化によって発現すること表面近傍に活性領域をもつことをつきとめた。SOI,SiGe-OIを含めた材料・構造依存性からシリコンに特徴的な現象であることが判明した。さらにSchottky電極のMSM(金属-半導体-金属)検出器の波長感度特性、ダイナミックレンジ、電圧バイアスにともなう信号強度変化と暗電流、狭帯域検出(波長選択検出)能、偏光非依存検出能、ホールバーニング不在のスペクトルの均一広がりとサブナノ秒の過渡応答を調べた。電場による変調効果として吸収スペクトル、エレクトロリフレクタンスから電場光変調器(EO変調器)へのデバイス機能の拡張性を示した。SOI構造とSiGe-OI構造でも予備検証として1.2eV吸収帯の発現を観測した。
一部、アレイ構造によるマルチチャネル検出器の構築、定在波検出器の構築などは今後の課題として残ったが、全体的にほぼ当初の計画どおりに研究がすすみ発展的な結果も得られた。
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