| 研究概要 |
本研究の目的は,ナノ結晶シリコンの高効率な発光素子への応用を目指し,高周波バイアススパッタリングを基本とする自己クローニング法により作製されるフォトニック結晶構造との融合技術の確立,発光の高効率化のために必須となる発光メカニズムの解明,及び発光波長の制御技術を開発することである。本研究では,まず,自己クローニング技術の基盤となる高周波スパッタリング法を用いて作製したシリコンと二酸化シリコンの交互多層膜において,アニール処理によりナノ結晶シリコンを形成することで,紫外発光を初めて観測した。次に,自己クローニング型フォトニック結晶用の基板として適用できる石英板に対しシリコンイオン注入とアニール処理を施すことでナノ結晶シリコンを形成し,青色発光を得ることに成功した。更に,高周波スパッタリング法で作製したナノ結晶シリコン薄膜の表面に,二光束干渉露光法とプラズマエッチングを用いて二次元フォトニック結晶を加工することによって,光取り出し効率が向上することを確認できた。以上のように,ナノ結晶シリコンとフォトニック結晶との融合を考える上で有用な成果を挙げることができ,当初の目標をほぼ達成できた。本研究の成果に基づき,ナノ結晶シリコンとフォトニック結晶の融合技術が確立されれば,シリコンと二酸化シリコンという最も一般的な材料で,アニール木要のスパッタのみという極めて一般的な手法により発光デバイスが実現できる可能性があり,環境問題にも調和する。LSIなどのシリコン系電子集積回路との材料系及び作製プロセスにおける整合性も極めて高い。
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