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2010 年度 実績報告書

シリコン上ゲルマニウムエピタキシャル層を用いた1.5ミクロン帯発光素子の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 21360163
研究機関東京大学

研究代表者

石川 靖彦  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (60303541)

研究分担者 志村 考功  大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90252600)
キーワードMBE、エピタキシャル / 半導体物性 / 光物性 / 光源技術 / 微小共振器
研究概要

本研究では、Si基板上にエピタキシャル成長したGe層を用いて電流注入型1.5μm帯発光素子を実現することを目的とする。最終目標は、Si光導波路,Si上Ge受光器,Si-MOSFET等とモノリシック集積したSi光電子集積回路へ応用することである。Si上Ge層を用いた電流注入型1.5μm帯発光素子の実現には、Geの伝導帯Γ点へ電子を注入し、価電子帯Γ点の正孔と再結合させることが重要である。Γ点に伝導帯下端をもつGaAsを電子注入に用いるn-GaAs/i-Ge/p-Siヘテロ構造の作製と評価、微小光共振器を用いたデバイス応用を進めている。
平成22年度は、主に以下の2点について検討した。
(1)GaAs/Ge/Si構造の作製
Ge/Si構造のUHV-CVD成長、Ge/Si構造上へのGaAs電子注入層のMBE成長を行った。Ge/Si構造の成長には十分な実績があるため、前年度よりGaAs層の成長とX線回折による結晶性評価を中心課題として進めている。今年度はフォトルミネセンス測定によるGaAsの結晶性評価を新たに実施した。GaAsのバンド間遷移による波長870nmの発光を明瞭に観測できた。ただし、波長1umを超える長波長側にも発光が見られるため、バンドギャップ内に結晶欠陥が多く存在していると考えられる。最終構造(n-GaAs/i-Ge/p-Si)では高濃度にSiをドーピングしたn型GaAs層とするが、欠陥がドーピングによる電子を補償するかどうかを明らかにする必要があり、SiドープGaAsの成長を進めている。
(2)エレクトロルミネッセンス(EL)測定システムのセットアップ
電流注入発光の評価に向け、プローブ探針が発光測定用光学系に組み込まれたシステムを立ち上げた。Si上に形成したGe-pin構造に電流注入を行うことにより、1.5μm帯の微弱なEL発光を得ることが可能となっている。n-GaAs/i-Ge/p-Si構造のEL評価に利用できる。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] シリコン・ゲルマニウムフォトニクス2011

    • 著者名/発表者名
      石川靖彦
    • 雑誌名

      Optronics

      巻: 350 ページ: 110-116

  • [雑誌論文] Near-Infrared Ge Photodiodes for Si Photonics : Operation Frequency and An Approach for the Future2010

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiko Ishikawa, Kazumi Wada
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Journal

      巻: 2 ページ: 306-320

    • 査読あり
  • [学会発表] Strained Ge-on-Si beam for tunable mid-infrared light source2010

    • 著者名/発表者名
      Ryota Suzuki, Kohei Yoshimoto, Laurent Decosterd, Yasuhiko Ishikawa, Kazumi Wada
    • 学会等名
      E-MRS 2010 Spring Meeting, Symposium J : Si-based Nanophotonics
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 年月日
      2010-06-09
  • [備考]

    • URL

      http://www.microchotonies.material.t.u-tokyo.ac.jp

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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