レーザード-ピング法による高品位赤外発光Si基板の形成

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高速赤外光通信用の赤外発光素子の形成を目刺し、半導体シリコン(Si)に希土類元素エルビウム(Er)をド-ピングした、高効率の発光デバイス基板の形成を試みた。レーザード-ピング法及びイオン注入法を用い、以下に示す新しい成果を得た。特にレーザード-ピング法においては、本年度の文部省科学研究費補助金により購入したレーザービームホモジナイザを用いることによって、多くの成果を得ることが出来た。1.本年度購入したレーザービームホモジナイザを用いることにより、従来問題となっていたド-ピング領域の基板表面の荒れが、SEMレベル(1nm)の観察条件において、観測されなくなった。本結果はレーザード-ピングプロセスのデバイス化応用という観点から、極めて重要な成果である。2.Molecler Beam Deposition(MBD)法とレーザービームホモジナイザを用いたレーザード-ピング法により、Erド-ピング量を正確に制御することが可能となった。表面近傍100nm以内の浅い領域へのEr箱型ド-ピングに成功した。3.レーザード-ピング法により得られたErド-ピング基板を用いて、直流及び交流電流励起によるEr発光デバイスの試作に初めて成功した。電流密度の増大に伴ない発光強度が増大することを初めて確認した。交流励起においては1kHz程度の発光を確認している。4.イオン注入法により、正確にEr原子及び酸素原子濃度を制御することにより、単一発光センターの形成に成功した。イオン注入法を用いた場合、Er発光センターが存在している領域の結晶性が、レーザード-ピング法を用いた場合に比較して低い(RBS Channelingのχminが約50%。レーザード-ピング法で20%以下)。この観点からもレーザード-ピング法を用いることが、デバイス化応用を考えた場合有利となる。