Si-Ge-Snnを基に独立して調節可能な構造および光学特性を有する高性能近赤外線光検出器の分子合成

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• 半導体物理学 半導体物理学
• ナノテクノロジー ナノテクノロジー

背景:

• ゲルマニウム・シリコン・チン (GeSiSn) 合金は,高度な電子アプリケーションにおいて有望である.
• 既存の合成方法は,合金組成と材料の品質を制御する上で課題に直面しています.
• グループIVの半導体のバンドギャップのチューニングは,光電子機器の性能にとって極めて重要です.

研究 の 目的:

• GeSiSn材料の最適化,化学ベースの合成方法を開発する.
• 従来のSiおよびGe基板上で高品質のGeSiSnの生産を可能にするために.
• バンドギャップエンジニアリングのためのSn組み込みの正確な制御を達成するために.

主な方法:

• テトラゲルマン,テトラシラン,スタナンの前体を用いたガス源分子エピタキシ.
• 超低温 (290~330°C) の合成のための専用原子炉技術の開発.
• 第一原理 熱化学は,前駆物質の反応性を理解し,プロセス条件を最適化するための研究である.

主要な成果:

• 制御されたSi/Sn比率で技術的に重要なGeSiSn組成 (1-5% Sn,4-20% Si) を達成しました.
• 優れた品質と実行可能な厚さで,欠陥のないGeSiSn層を生産しました.
• Ge(100) 上で製造された高性能光検出器で,調節可能な吸収エッジ (0.87-1.03 eV) がある.

結論:

• 開発された方法は,Si-Ge.Ge.にSnを組み込むことに対する前例のない制御を提供します.
• GeSiSn合金は,デバイスアプリケーションの技術的に実行可能な半導体として実証されています.
• この作業は,GeSiSnを,あちこちに存在するグループIVシステムのファミリーに統合することを容易にする.