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Lasing of GeSn wires fabricated by local liquid phase crystallization

局部液相结晶制备 GeSn 线的激光发射

基本信息

批准号：
22H01528
负责人：
志村考功
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題は、シリコンプロセスと整合性の高いⅣ族材料でのレーザー光源の実証を目的とする。そのために局所液相成長法にレーザー溶融技術を導入し、引張歪みを有するSn添加Ge材料でのレーザーダイオードの試作と動作実証を行う。局所液相成長法はSiO2基板上に形成したアモルファスGeSn細線を局所的に溶融することで結晶成長を促し、単結晶GeSn細線を形成する手法である。本手法にレーザー溶融技術を導入することで制御性を高め、Ⅳ族GeSn材料でのレーザーダイオードを試作し、室温動作、低しきい値でのレーザー発振を目指す。これまでは赤外線ランプ加熱炉で単結晶Ge細線の局所液相成長を行ってきた。試料基板下部に部分的にカーボンサセプターを配置することにより試料基板に温度勾配を持たせGe細線を部分的に溶融している。しかし、この手法ではサセプターからの熱伝導を用いているため精密な温度制御が困難であった。そこで、2022年度ではレーザー光照射を用いたGeSn細線の部分溶融による局所液相成長の高度化を進めた。レーザー光を集光照射することでGe細線の溶融している部分を限定しつつ、照射光を細線に沿って走査し結晶成長を促す。本手法はマイクロメータスケールでのゾーンメルト法に相当する。ゾーンメルト法は成長条件を調整することにより、不純物濃度を制御することが可能であり、走査速度等の結晶成長条件とSn組成、歪み量、結晶性等の関係を取得した。本成長法の学問的理解を深めるとともに、デバイス実証に必要な基礎的知見の取得を行った。

The purpose of this study is to demonstrate the light source of high-and low-level group IV materials with high integration. The introduction and introduction of solid-phase growth technology for Sn doped Ge materials are carried out. The liquid phase growth method is a method for forming GeSn fine lines on SiO2 substrates by melting and promoting crystal growth and forming GeSn fine lines. This method introduces a new melting technology, which has high resistance and low vibration resistance. This is an infrared heating furnace for the growth of crystalline Ge fine wires in the local liquid phase. Sample substrate lower part of the temperature adjustment and Ge fine line part of the melt It is difficult to control the temperature of heat conduction by means of precision. In 2022, the growth of GeSn thin wires was enhanced by light irradiation. The melting part of Ge fine wire is limited by concentrated light irradiation, and the crystal growth is promoted by irradiation light along Ge fine wire. This method is equivalent to the following: To adjust the growth conditions, impurity concentration control, and study the relationship between the growth conditions, Sn composition, and crystallinity. The understanding of this method of development is profound, and the knowledge of the necessary foundation is acquired.

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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