【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.04】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24OS1018
利用課題名 / Title
IV半導体の光・量子デバイス応用
利用した実施機関 / Support Institute
大阪大学 / Osaka Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
電子線リソグラフィ/ EB lithography,リソグラフィ/ Lithography,PVD,スパッタリング/ Sputtering
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
小林 拓真
所属名 / Affiliation
大阪大学大学院工学研究科 物理学系専攻
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
志村 考功,中沼 貴澄,大西 健太郎,早川 雄大,石丸 賢昇,植野 智熙
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
OS-103：超高精細電子ビームリソグラフィー装置
OS-127：レーザーラマン顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
IV族半導体であるGeは間接遷移半導体だが、Snの添加や引張歪みにより直接遷移型のバンド構造に変調する。このため、GeSnは受発光材料として期待されている。これまでに我々は、スパッタリング法により、Ge基板上への高品質GeSn膜のエピタキシャル成長を実証してきた。しかしGeSnをGe基板上に直接成膜した場合、圧縮歪みを内包した疑似整合条件での成長となるため、Sn添加によるバンド変調効果が相殺されるという課題がある。そこで本研究ではEpitaxial Lateral Overgrowth(ELO)法により、圧縮歪みを緩和したGeSn膜を成長し、フォトルミネッセンス(PL)発光強度の向上を試みた。
実験 / Experimental
EBリソグラフィによりGe基板上にサブμmスケールの周期的開口をもつSiO2パターンを形成し、スパッタリング法によりGeSn膜を成膜後、PL測定を実施した。
結果と考察 / Results and Discussion
周期的開口をもつSiO2上に成膜したGeSn膜では、PL発光のレッドシフトが見られるとともに、発光強度が増加した(図1)。ELO法により、圧縮歪みの緩和に成功し、直接遷移型のバンド構造に近づいたことで、発光強度が増加したと考えられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1: Ge基板上に成膜したGeSn膜のPLスペクトル。周期的開口を有するSiO2中間層の有無で発光スペクトルが変化する。
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 石丸 賢昇, 田中 信敬, 國吉 望月, 小林 拓真, 志村 考功, 渡部 平司, "ナノチャネルスパッタエピタキシーによる歪み緩和GeSn薄膜成長", 2024年 第85回応用物理学会秋季学術講演会, 19a-B5-5, 2024年9月19日.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件