自己触媒成長技術によるシリコン基板上新規ナノワイヤ構造・レーザーデバイスの創出

使用自催化生长技术在硅衬底上创建新的纳米线结构和激光装置

• 批准号: 21H01834
• 负责人: 章 国強
• 金额: $ 10.4万
• 依托单位: NTT Basic Research Laboratories
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H01834/
• 关键词: ナノワイヤ; シリコン; レーザー; 化合物半導体; 半導体; ナノ構造; 発光ダイオード; InP; InAs

昨年度に新しいMOCVD装置導入した．新装置は1000℃まで加熱可能、開口部のSi表面自然酸化膜の除去できるようになった．Si基板上の触媒インジウム微粒子の位置制御できるようになった。今年度にSi基板上にInPナノワイヤのエピタキシャル成長関連実験を行った。直径細い（＜～100nm）ナノワイヤはSi基板上に垂直成長が可能だが、直径大きいナノワイヤは横方向成長しやすいと分かった。これらの結果を基づき、成長のモデルを提案した。InP/Siの格子不整合が極めて大きい（8.06%）ため、島状の成長モッドになりやすいので、横方向成長になってしまう。ただ、ナノワイヤ直径細い場合は歪に強い（格子変形しやすい）ため、layer-by-layer成長モッドになれる。Si基板上のレーザデバイス実現のために、新しい解決策を含めて、現在検討し続けている。InPなどの化合物半導体ナノワイヤでは、ほとんど(111)Bの成長方位であり、積層欠陥が生じやすい現状である。高品質ナノワイヤ構造⇒高性能光・電デバイス実現のために、積層欠陥を減らないといけない。一つの有効な方法として、(111)B方位ではなく、(111)A方位成長させると積層欠陥が少ないという実験が報告された。ただ、安定的な作製方法更に配列成長技術はまだ、確立されていない。今期開口部が加工されたInP(111)A基板用いて、インジウム微粒子を形成してから、InPナノワイヤ成長実験を試みた。結果として、(111)A方位を持つInPナノワイヤ配列技術を確立できた。透過電子顕微鏡の測定結果では、同じ条件で成長した(111)B方位持つInPナノワイヤに比べて、積層欠陥が大幅に減少したことを確認できた。

The new MOCVD device was put into operation last year. The new device is possible at 1000 ℃. The natural acidizing film on the Si surface at the opening can be used to remove the temperature difference. The position of the catalyst on the Si substrate controls the temperature of the microparticles. This year, the Si substrate will increase significantly in terms of growth and performance. Diameter (< ~ 100nm) the vertical growth of the Si substrate may be high, while that of the large diameter may grow horizontally and horizontally. As a result of the results, the proposals of the basic and growing-up organizations have been approved. The InP/Si lattice is not integrated. The growth rate is 8.06%. The growth rate is very high. The size of the diameter is the same as that of the lattice (lattice) and the growth of layer-by-layer. On the Si substrate, you can see that there is a problem, the new solution policy contains information, and now you have a problem. The growth direction of the hemispheres of InP compounds is very strong, and the growth direction of the compounds is very strong. High-quality equipment is used to build high-performance optical and electrical equipment to achieve high-performance performance. There are several methods, (111) B azimuth, (111) An azimuth, (111) A, (111) A. The methods of operation and stability are more suitable for the development of technical skills and make sure that they are in good condition. In the current phase, the InP (111A) substrates are processed with microparticles, and the growth of InP substrates is tested. Results it was found that the technical arrangement of the InP equipment in the direction of (111A) was confirmed. Through the electron micrometer test results, the same growth conditions (111B), the direction of the InP temperature is higher than the other, and the positive response is large and low.

项目成果

半導体ナノワイヤレーザへの集束イオンビーム加工とそのダメージ抑制

半导体纳米线激光器聚焦离子束加工及其损伤抑制

• 发表时间: 2022
• 作者: 滝口雅人;Zhang Guoqiang;佐々木智;舘野功太;J. Caleb;小野真証;角倉久史;新家昭彦;納富雅也
• 通讯作者: 納富雅也

フォトニック結晶およびプラズモニック導波路内における半導体ナノワイヤの光閉じ込め最適化と比較

光子晶体和等离子体波导中半导体纳米线的光限制优化和比较

• 发表时间: 2021
• 作者: 滝口 雅人;谷山 秀樹;小野 真証;角倉 久史;舘野 功太;章 国強;新家 昭彦;納富 雅也
• 通讯作者: 納富 雅也

Thermal effect of InP/InAs nanowire lasers integrated on different optical platforms

• DOI: 10.1364/osac.424375
• 发表时间: 2021-06
• 期刊: 2018 IEEE 18th International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO)
• 作者: M. Takiguchi;Guoqiang Zhang;Evans Frandsen;H. Sumikura;T. Tsuchizawa;Satoshi Sasaki;A. Shinya;K. Oguri;H. Gotoh;M. Notomi

自己触媒VLS法InP/InAsヘテロナノワイヤ成長と通信波長帯光デバイス

自催化VLS方法InP/InAs异质纳米线生长和通信波段光学器件

• 发表时间: 2022
• 作者: Zhang Guoqiang，舘野功太;俵 毅彦;日比野浩樹;後藤秀樹;眞田治樹
• 通讯作者: 眞田治樹

Predominant incorporation of Bi atoms on (111)B rather than on (111)A in InP1-xBix nanowires

InP1-xBix 纳米线中 Bi 原子主要结合在 (111)B 上，而不是 (111)A 上

• 发表时间: 2021
• 作者: 章 国強;舘野功太;小栗克弥;後藤秀樹
• 通讯作者: 後藤秀樹