| 研究概要 |
PN接合を形成したシリコン細線をサブ波長周期で配列した共鳴構造に製作し、シリコン発光と共鳴効果を利用した新しいシリコン光源を研究した。
具体的には、SOIウエハの上層シリコンにサブ波長周期のシリコン共鳴構造を電子線微細加工により形成した。エッチング条件を最適化し、加工精度の高い共鳴構造を実現できた。基板を深堀エッチングにより取り除いて、自立した共鳴構造も製作できた。
製作したシリコン共鳴構造の光学応答を反射分光装置により測定した。シリコンの屈折率が高いので、比較的広い領域で共鳴状態が得られることが明らかになったが、吸収のため、ピーク強度は低下した。格子周期、格子厚さ、デューティー比を変えて設計と試作および測定を行った。比較的デューティー比小さい領域でよい共鳴特性が得られることがわかった。
PN接合を不純物イオンの注入により形成した。構造が薄いので、PN構造は横方向に形成した。シリコン細線上にPN接合が形成されていることを確認できた. これにより, 基本構造が形成できることを確認した. しかし, 不純物ドープおよび結晶欠陥による発光現象は現在の測定装置の感度ではまだ観測できなかったので, 今後, 測定系の感度を向上するとともに, 欠陥導入, 量子構造, Si-SiO2接合等の導入を検討し, 高感度測定を行えるよいに測定装置を改良する。
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