| 研究課題/領域番号 |
19H00855
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
石川 史太郎 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (60456994)
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| 研究分担者 |
村山 明宏 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (00333906)
長島 一樹 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (10585988)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 化合物半導体 / ナノワイヤ |
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| 研究実績の概要 |
2021年度設定課題を延長し従来までの研究を発展展開することで以下の成果を得ることができた。
ナノワイヤ試料全体の光学特性、構造特性改善のために、加工基板を用いた選択成長を行った。その結果、従来と3倍を超える広いV属/III族元素供給比でのナノワイヤ結晶成長が可能であり、適切なAs供給量を用いることで高精度の構造制御と発光特性改善が得られることが見出された。これにより、多重量子井戸構造を含む良好な希釈窒素GaAs系ナノワイヤの合成に成功し、ファイバー通信帯域、および太陽電池に有効な赤外吸収帯域で動作可能となる展望を得た。
通信光源材料、スピンフィルター材料と期待できるGaNAsBi系ナノワイヤの成長では、低温350℃領域で適切な成長条件を探求することで、整ったGaAs/GaNAsBi/GaAsコアーマルチシェルナノワイヤ構造の形成とそこから室温で通信帯域、波長1.2μmの発光を観察することに成功した。また、Biを含有するGaAs系ナノワイヤの特徴的な結晶構造変形や積層欠陥界面の状態を見出し、新奇な極微細機能性半導体が得られることを見出した。
Si基板上で合成するGaAsナノワイヤの大面積・高品質化に成功し、2インチ全面で良好な発光特性を持つGaAsナノワイヤを７億本程度均質に集積、そのデバイス応用の展望が得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
設定課題に対してそれぞれ概要に述べたとおり順調に達成することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
2022年度は最終年度につき、これまでの成果をもとに発展・完成を見据えた研究を遂行する。ナノワイヤ成長では選択成長を用いることでN,Biを添加したGaAs/GaNAsBi系量子井戸構造を含むマルチコアシェル型ナノワイヤの成長を行い、その成長条件の最適化から良好な近赤外帯域室温発光が得られる条件を確立する。白色発光するAlGaOxナノワイヤはその応用を見据え、転写状態での発光観測を行う。大容量ナノワイヤ成長は論文報告完了を見据えて成果の発信を行っていく。
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