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高Sn組成GeSn結晶創成を目指したスパッタエピタキシー法の構築

构建溅射外延方法，旨在制造高 Sn 成分 GeSn 晶体

基本信息

批准号：
21K04880
负责人：
國吉望月
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04880/
关键词：
ゲルマニウムスズスパッタリングエピタキシャル成長 GeSn 結晶成長

项目摘要

本研究では光電融合デバイスや赤外センシングへの応用が期待されているゲルマニウムスズ(GeSn)のスパッタリング法によるエピタキシャル成長の確立を目指している。昨年度までにゲルマニウム基板及びシリコン基板で基板温度200℃以上でのエピタキシャル成長を確認でき、両基板上への酸化ケイ素（SiO2）を用いたepitaxial lateral overgrowth(ELO)構造の形成手法を確立した。本年度は基板温度やスズ組成を調整することでスパッタリング法によりゲルマニウム基板上に良質なGeSnの単結晶膜の作製に成功した。作製したGeSn膜は透過電子顕微鏡(TEM)による薄膜断面像から表面に届くような貫通転位等は観察されず、電子線回折結果からも良質なエピタキシャル成長を示していることが分かり、室温での発光特性も良好な値を示した。また、成膜時の設定スズ組成はゲルマニウムのスパッタパワーを調整することで変化させており、設定スズ組成を増減すると、断面TEM像から界面欠陥を確認した。設定スズ組成を下げた場合はゲルマニウムのスパッタパワーが大きいため成膜速度が速くなり非平衡性が強いと考えられ、逆に設定スズ組成を上げた場合は過剰なスズが界面に取り込まれ界面欠陥が生じやすくなると考えられる。これにより、スパッタリング法で固溶限を超えるスズ組成を有し、良質な結晶性の実現したGeSn膜を得るには、成膜時の熱平衡性と非平衡性のバランスが重要であるという知見を得ることができた。また、計画の一つであるレーザー溶融単結晶GeSn上へのGeSnスパッタエピタキシャル膜の形成に向けたレーザーアニール条件の検討も順調に進んでいる。レーザー波長を可視光域にし、レーザーパワー密度を上げることでシリコン基板上でのGeSn細線の形成に成功した。今後はこれを下地に使用したELO構造の作製に取り組む。

The purpose of this study is to make sure that the growth of the target is established by using the method that you expect to improve the quality of the economy (GeSn). Last year, the temperature of the substrate and the temperature of the substrate above 200C confirmed the growth of the substrate, and the acidified acid compound (SiO2) on the substrate was confirmed by the epitaxial lateral overgrowth (ELO) fabrication method. This year, the substrate temperature measurement system has been used to improve the performance of the crystal film on the substrate. This year, the substrate temperature measurement system has been used to improve the performance of the crystal film on the substrate. As a GeSn film, the cross-section of the TEM thin film is observed through the scanning electron microscope (TEM). The results show that the growth of the thin film shows that the optical properties at room temperature are good, and the optical properties at room temperature are good. During the formation of the film, the system is set to make sure that the system is in place, and that the TEM interface of the cross-section fails to confirm the error. The system is set up to improve the speed of film formation, the speed of film formation, the non-balance of performance, the performance of the system, and the configuration of the system. The effect of temperature on the formation of GeSnfilm, the balance of the film formation, the non-equilibrium of the film, and the critical temperature of the film were determined by the method of solid solution, the formation of GeSnfilm and the formation of the film. It is planned that the film is formed on the surface of the GeSn crystal GeSn. The temperature field conditions are very high. The wavelength of the optical fiber can be used to measure the density of the optical domain, and the GeSn lines on the substrate can be used to form a successful transmission line. In the future, you will be able to use the system ELO to make the data acquisition system.

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

スパッタ成膜によるGe(100)基板上への高品質単結晶GeSn層のエピタキシャル成長

溅射沉积在Ge(100)衬底上外延生长高质量单晶GeSn层

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
田中信敬;國吉望月;安部和弥;星原雅生;小林拓真;志村志功;渡部平司
通讯作者：
渡部平司

光吸収層を有する石英基板上GeSn細線のレーザー溶融結晶化

带光吸收层的石英基底上GeSn细线的激光熔化结晶

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
田淵直人;山口凌雅;近藤雅斗;國吉望月;細井卓治;小林拓真;志村考功;渡部平司
通讯作者：
渡部平司

Controllability of luminescence wavelength from GeSn wires fabricated by laser-induced local liquid phase crystallization on quartz substrates

石英基底上激光诱导局部液相结晶制备 GeSn 线发光波长的可控性

DOI：
10.35848/1347-4065/acb9a2
发表时间：
2023
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
T. Shimura;R. Yamaguchi;N. Tabuchi;M. Kondoh;M. Kuniyoshi;T. Hosoi;T. Kobayashi and H. Watanabe
通讯作者：
T. Kobayashi and H. Watanabe

スパッタ成膜法によるGe(100)基板上のGeSnエピタキシャル成長

溅射沉积法在Ge(100)衬底上外延生长GeSn