SiGe/Si系半導体の赤外光誘導放出に関する基礎研究

SiGe/Si半导体红外受激发射基础研究

• 批准号: 05855041
• 负责人: 小出 康夫
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05855041/
• 关键词: SiGe; 誘導放出; 圧縮歪; 量子井戸; 励起子; 揺らぎポテンシャル

本研究の目的は、SiGe系間接遷移型半導体において、誘導放出が可能であることを実証し、その発光機構を明らかにすることであった。即ち、励起子閉じ込めおよびミクロな組成揺らぎに基づく励起子の局在効果により、発光効率が著しく増大することが期待された。具体的には、SiGe/Si量子井戸構造を作製し、これを光ポンピングすることによって、赤外の誘導放出光を確認しその発光機構を究明することであった。高抵抗Si(100)基板上に、分子線エピタキシ-法により、Si/Si_<1-x>Ge_x/Si(0.1≦x≦0.3)の量子井戸構造を作製し、この試料に波長337nm、パルス幅10nsのN_2パルスレーザを<100>方向に照射し、<011>方向への放射光を分光した。この時のレーザーパワーと放射光の発光強度および発光スペクトルの関係を、20〜300Kの範囲において調べた。しかしながら、SiおよびSiGeに対応する自然発光スペクトルのみが観察され、誘導放出と思われるシャープな発光線は見られなかった。また、Si_xGe_<1-x>層のGe組成を連続的に変化させ、キャリアに対する大きな揺らぎポテンシャルを形成させた試料においても、同様な実験を行ったが誘導放出光は観察されなかった。また、他の実験として、p型のSi_<0.9>Ge_<0.1>の伝導率、正孔濃度および移動度の温度特性を10〜300Kの範囲で調べた。その結果、温度の減少とともに伝導率は増加したものの、50K程度において急激に減少しその後一定値になった。同時にホール効果から、移動度およびキャリア濃度を求めたところ、この現象はSiGe内の圧縮歪のために、重い正孔バンドと軽い正孔バンドが分裂し、低温においては重い正孔のみが伝導に寄与するためであることがわかった。

The purpose of this study is to demonstrate the possibility of induced emission in SiGe based indirect transfer semiconductors and to clarify the mechanism of light emission. That is to say, the excitation system is composed of two parts, namely, the excitation system is composed of two parts, namely, the excitation system is composed of three parts, namely, the excitation system is composed of two parts, and the excitation system is composed of three parts. Specific SiGe/Si quantum well structures are fabricated, and light emission mechanisms are identified. The <1-x>quantum well structure of Si/Si_ Ge_x/Si(0.1 ≤ x ≤ 0.3) on Si(100) substrate with high resistivity was fabricated by molecular beam diffraction. The sample was irradiated with N_2-doped light with wavelength of 337nm and amplitude of 10ns<100><011>. The relationship between the emission intensity and the emission temperature of the emitted light is adjusted in the range of 20 ~ 300K. Si-Si and SiGe are the natural light sources for detection and induced emission. The Ge composition of Si_xGe_<1-x>layer is changed continuously. The conductivity of p-type Si_<0.9>Ge_<0.1>, the positive pore concentration, and the temperature characteristics of mobility are adjusted within the range of 10 ~ 300K. As a result, the temperature decreases and the conductivity increases. At 50K, the temperature decreases and the conductivity decreases. At the same time, the phenomenon of pressure contraction in SiGe, heavy positive hole, heavy positive hole, low temperature, heavy positive hole, low temperature, high temperature,