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本研究課題は、局所液相エピタキシャル成長によるGeワイヤ作製法を進化させ、歪み制御した縦型Geワイヤを作製し、縦型歪みGeトランジスタを実現し、次世代の高度情報化社会を担う高速かつ低消費電力の光・電子デバイスへの応用を目指すものである。本年度は、局所液相エピタキシャル成長法により作製したSn添加歪みGeワイヤの優先結晶方位測定とその制御、バックゲートトランジスタの試作と電気特性評価、シードレス局所液相エピタキシャル成長法の検討と石英基板による歪み量の向上技術の検討を行った。
GeにSnを添加することにより電子バンド構造が変調され、キャリア移動度の向上、間接遷移型から直接遷移型に近づくことが知られている。昨年度はSn添加により直接遷移型バンド構造へより近づいたことをフォトルミネッセンス法により確認した。しかし、Sn添加によりGeワイヤの結晶方位がワイヤに沿って回転する現象が確認され、その回転機構と制御法の検討を行った。その結果、Sn添加により(110)面が優先されることを確認し、この現象を利用することで単一方位のSn添加Geワイヤを作製することができた。また、バックゲートトランジスタの電気特性評価よりSn添加によりスイッチング特性が向上することも確認した。
さらに、液相エピタキシャル成長時の熱処理において温度勾配を形成することでシードを用いずにSn添加単結晶Ge細線を形成できることを確認した。また、この手法により石英基板上でSn添加単結晶Ge細線を作製したところ、シリコン基板上に比べ、より高い歪み量を有する細線を作製することができ、フォトルミネッセンス測定によりその発光特性が著しく向上していること確認することができた。
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