Alignment Control of Self-ordered Nanodots for Novel Functional Devices

本年度は、IHP（渡航先外国機関）において、Reduced-pressure CVDを用いて200mm-Siウェハ上にGeコアSi量子ドット構造を高密度・一括形成し、所属機関において室温PL特性を評価するとともに、EL特性も評価した。各CVD工程後のAFM表面形状像測定において、ドット面密度に顕著な変化は認められず、サイズ分布から算出した平均高さが随時増大していることを確認した。断面TEM-EDXマッピングでは、GeH4-CVD後では予め形成したSi量子ドット上に均一にGeが堆積しており、その後の650℃熱処理においては顕著な変化は認められないものの、SiH4-CVD後では明瞭なコア／シェル構造が認められた。尚、Geコア高さはAFM像から得られた平均ドット高さの差(~1.6nm)と矛盾しない。形成したLEDからは、ELスペクトルでは、電圧振幅-1.0Vで0.65～0.85eVにブロードなELスペクトルが認められ、電圧の増大に伴いEL強度は増大し、高エネルギ側の増大がより顕著であった。また、得られたELスペクトルはPLと同様に4成分でピーク分離でき、印加電圧の増加による各成分のピークエネルギー位置の変化は認められなかった。これらの結果は、順方向バイアス印加により、a-Si層から電子注入とp-Si基板から正孔注入が進行し、電子－正孔の量子準位間での発光再結合が生じたと説明でき、印加電圧の増加に伴ってGeコアにおける高次の量子準位を介した再結合発光が支配的になると考えられる。

本年度は、IHP（渡航先外国機関）において、Reduced-pressure CVDを用いて200mm-Siウェハ上にGeコアSi量子ドット構造を高密度・一括形成し、所属機関において室温PL特性を評価するとともに、EL特性も評価した。各CVD工程後のAFM表面形状像測定において、ドット面密度に顕著な変化は認められず、サイズ分布から算出した平均高さが随時増大していることを確認した。断面TEM-EDXマッピングでは、GeH4-CVD後では予め形成したSi量子ドット上に均一にGeが堆積しており、その後の650℃熱処理においては顕著な変化は認められないものの、SiH4-CVD後では明瞭なコア／シェル構造が認められた。尚、Geコア高さはAFM像から得られた平均ドット高さの差(~1.6nm)と矛盾しない。形成したLEDからは、ELスペクトルでは、電圧振幅-1.0Vで0.65～0.85eVにブロードなELスペクトルが認められ、電圧の増大に伴いEL強度は増大し、高エネルギ側の増大がより顕著であった。また、得られたELスペクトルはPLと同様に4成分でピーク分離でき、印加電圧の増加による各成分のピークエネルギー位置の変化は認められなかった。これらの結果は、順方向バイアス印加により、a-Si層から電子注入とp-Si基板から正孔注入が進行し、電子－正孔の量子準位間での発光再結合が生じたと説明でき、印加電圧の増加に伴ってGeコアにおける高次の量子準位を介した再結合発光が支配的になると考えられる。