【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.09】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24HK0011
利用課題名 / Title
半導体光デバイスの開発
利用した実施機関 / Support Institute
北海道大学 / Hokkaido 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）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
半導体微細構造/ Semiconductor microstructure,電子線リソグラフィ/ EB lithography,電子顕微鏡/ Electronic microscope,フォトニクス/ Photonics,膜加工・エッチング/ Film processing/etching
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)
小田島 聡
所属名 / Affiliation
北海道大学大学院工学研究院
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
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
HK-602：超高精度電子ビーム描画装置(125kV)
HK-613：プラズマCVD装置
HK-619：ICP高密度プラズマエッチング装置（塩素）
HK-621：反応性イオンエッチング装置
HK-404：超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
個数制御・波長制御された光子発生源の開発を行う。単一光子源としては半導体量子ドットや半導体ナノワイヤのような低次元微細構造を持つ半導体試料が有望であるが、本研究では高度な結晶成長技術を用いることなく、バルクなエピタキシャル成長膜からトップダウン的にナノワイヤ構造を作製することを試みる。
実験 / Experimental
GaAs(001)基板上にHSQ/SiO2レジストを成膜後、超高精度電子ビーム描画装置(HK-602)とICPプラズマエッチング装置(HK-619)によりナノワイヤライクなピラー構造を作製した。擬ナノワイヤ構造を結晶成長ではなくエッチング技術により実現するために、低圧力・高BIAS/ICP比の条件下で高異方性エッチングを行った。
結果と考察 / Results and Discussion
図1に作製したナノピラーアレイのSEM像を示す。直径100nm、高さ1650nm程度、10um間隔の正方格子ナノピラーアレイである。ドライエッチングに際し0.1Pa以下の低圧力環境でエッチングガス(Cl2/Ar)の平均自由行程を伸ばしつつBIAS/ICP電力比=5とすることで、基板面垂直方向へのエッチング異方性を高めることに成功した。ピラー側面も十分平坦であることが観測される。本作製条件を量子井戸構造成長膜に適用することで、ナノワイヤ光子源をエッチング技術により作製することが可能となる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1. Long nano-pillar array
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.
- 田端孝成, 鍜治怜奈, 小田島聡, 足立智, "歪印可デバイスを用いたQD発光エネルギー制御" 第85回応用物理学会秋季学術講演会(新潟市), 令和6年9月16日
- 田端孝成, 鍜治怜奈, 小田島聡, 笹倉弘理, 足立智, "外部歪みによる量子ドット発光エネルギーと偏光状態の制御" 第72回応用物理学会春季学術講演会(野田市), 令和7年3月17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