共振器構造を利用したシリコンゲルマニウム材料発光ダイオードの試作に関する研究

利用谐振器结构的硅锗材料发光二极管的原型制作研究

• 批准号: 13750004
• 负责人: 黄 晋二
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750004/
• 关键词: 発光ダイオード; 光エレクトロニクス; 微小共振器; シリコンゲルマニウム; 量子ドット; 共振器

本研究では、Si基板上の光エレクトロニクス集積回路開発のために、その要素デバイスである発光ダイオードの試作を目的としたものであり、デバイスを作製する材料として、Si基板上に良質なヘテロ構造を作製することのできるシリコンゲルマニウム(SiGe)を用い、その特性を活用した素子技術の開発を行った。SiやSiGeは、間接遷移型半導体であるため、発光効率が著しく低いが、Si/SiGeヘテロ構造を用いた量子閉じ込め構造を作製することで、発光効率を増大させることができる。本研究における独創的なアイディアは、ヘテロ構造を用いた微小共振器を用いて、Si/SiGe量子構造からの発光を、増大・変調する、というものである。まず、研究の初段階において、歪み補償Si/SiGeヘテロ構造を用いた分布ブラッグ反射ミラーを作製し、90%を超える高反射率を達成した。また、2つのミラーを組み合わせることによって、微小共振器を作製し、その共振器中に、発光層としてSi/SiGe量子井戸およびGe量子ドットを挿入することによって、その発光特性の変調を調べた。その結果、共振器を反映したシャープな発光ピークが観測された。また、発光の指向性も著しく改善され、基板表面に垂直な方向への発光が支配的となった。Ge量子ドットを挿入した場合には、室温付近まで発光が観測され、デバイスの室温動作への足がかりを得た。さらに、電流注入を用いた発光について検討を進めるために、Si/SiGe分布ブラッグミラー中へのドーピングを試みたが、ドーピングによって結晶性が悪化し、かつ、フリーキャリア吸収によって、ミラーの反射率が著しく低下する結果となってしまった。微小共振器を用いた発光ダイオードの試作には、良質なドーピング層の形成が必要不可欠であり、今後の課題である。

In this study, the optical transmission equipment on the Si substrate is used as an integrated circuit, and the key elements are used for the purpose. The purpose of this study is to determine the quality of the material, the quality of the material and the quality of the material on the Si substrate. The equipment is used as the testing device, and the SiGe is used as the testing device. The special features of this project are the active use of the sub-technology, and the implementation of the new technology. The Si SiGe, the transfer semiconductor, the light emitter, the low light emission, the Si/SiGe quantum fabrication, the light transmission, the light transmission, the laser, the light, the light. In this study, we use micro-resonators, Si/SiGe quantum devices to make light, light, and light in a single device. In the first part of the study, the distribution is distributed, the reflection is measured, the reflectivity is high, and the reflectivity is very high. The optical properties of the microresonator, the resonator, the Si/SiGe quantum well, the Ge quantum device, the optical properties, the optical properties, the optical properties The results show that the resonator reflects the effect of light on the temperature. The direction of light and light is the direction of improvement, the vertical direction of the surface of the substrate and the direction of light. The Ge quantum device is used in the air conditioner, the room temperature is near the temperature range, and the room temperature operation is successful. Radiation and current injection are used to improve the temperature, Si/SiGe distribution, temperature, temperature, The micro resonator is used as a device, and a good one is used to form a device that is necessary, and the problem will be discussed in the future.

项目成果

K.Kawaguchi: "Optical properties of strain-balanced SiGe planar microcavities With Ge dots on Si substrates"Applied Physics Letters. 81. 817 (2002)

K.Kawaguchi：“Si 基底上带有 Ge 点的应变平衡 SiGe 平面微腔的光学特性”应用物理快报。

K.Kawaguchi: "Fabrication of strain-balanced Si0.73Ge0.27/Si-distributed Bragg reflectors on Si substrates for optical device applications"PHYSICA E. 13. 1051 (2002)

K.Kawaguchi：“用于光学器件应用的硅衬底上应变平衡 Si0.73Ge0.27/Si 分布布拉格反射器的制造”PHYSICA E. 13. 1051 (2002)

K.Kawaguchi, S.Koh, Y.Shiraki, J.Zhang: "Fabrication of strain-balanced SiO.73GeO.27/Si distributed Bragg reflectors on Si substrates"Applied Physics Letters. 79. 476-478 (2001)

K.Kawaguchi、S.Koh、Y.Shiraki、J.Zhang：“Si 衬底上应变平衡 SiO.73GeO.27/Si 分布布拉格反射器的制造”应用物理快报。