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。

该研究主题旨在使用与硅过程高度兼容的IV组材料来证明激光光源。为此，将激光熔化技术引入局部液相生长中，并对激光二极管进行了原型，并证明了用拉伸菌株的SN掺杂GE材料的运行。局部液相生长是一种通过在SIO2底物上形成的局部融化的无定形GESN细丝并形成单晶GESN细丝来促进晶体生长的技术。通过将激光熔化技术引入此方法，可控性增加，由IV组GESN材料制成的激光二极管是原型的，激光振荡针对室温运行和低阈值激光振荡。到目前为止，已经在红外灯加热炉中进行了单晶GE细线的局部液相生长。通过将碳移动器部分放置在样品底物的底部，在样品基板上提供温度梯度，并部分融化了GE薄导线。但是，该技术使用受感受器的热传导，因此很难进行精确的温度控制。因此，在2022财年，我们一直在努力通过使用激光光照射来部分熔化GESN细线来改善局部液相的生长。通过收集激光，GE薄导线的熔点部分受到限制，并沿薄导线扫描辐射光以促进晶体生长。该方法对应于微米尺度区域熔体方法。区域熔体方法允许通过调节生长条件以及晶体生长条件（例如扫描速度和SN组成，应变量，结晶度等）之间的关系来控制杂质浓度。我们加深了对这种增长方法的学术理解，并获得了设备演示所需的基本知识。

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

Controllability of Luminescence Wavelength from GeSn Wires Fabricated by Laser Zone Melting on Quartz Substrates

石英基底上激光区域熔化制造的 GeSn 线发光波长的可控性