自己触媒成長技術によるシリコン基板上新規ナノワイヤ構造・レーザーデバイスの創出

使用自催化生长技术在硅衬底上创建新的纳米线结构和激光装置

基本信息

批准号：
21H01834
负责人：
章国強
金额：
$ 10.4万
依托单位：
NTT Basic Research Laboratories
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度に新しいMOCVD装置導入した．新装置は1000℃まで加熱可能、開口部のSi表面自然酸化膜の除去できるようになった．Si基板上の触媒インジウム微粒子の位置制御できるようになった。今年度にSi基板上にInPナノワイヤのエピタキシャル成長関連実験を行った。直径細い（＜～100nm）ナノワイヤはSi基板上に垂直成長が可能だが、直径大きいナノワイヤは横方向成長しやすいと分かった。これらの結果を基づき、成長のモデルを提案した。InP/Siの格子不整合が極めて大きい（8.06%）ため、島状の成長モッドになりやすいので、横方向成長になってしまう。ただ、ナノワイヤ直径細い場合は歪に強い（格子変形しやすい）ため、layer-by-layer成長モッドになれる。Si基板上のレーザデバイス実現のために、新しい解決策を含めて、現在検討し続けている。InPなどの化合物半導体ナノワイヤでは、ほとんど(111)Bの成長方位であり、積層欠陥が生じやすい現状である。高品質ナノワイヤ構造⇒高性能光・電デバイス実現のために、積層欠陥を減らないといけない。一つの有効な方法として、(111)B方位ではなく、(111)A方位成長させると積層欠陥が少ないという実験が報告された。ただ、安定的な作製方法更に配列成長技術はまだ、確立されていない。今期開口部が加工されたInP(111)A基板用いて、インジウム微粒子を形成してから、InPナノワイヤ成長実験を試みた。結果として、(111)A方位を持つInPナノワイヤ配列技術を確立できた。透過電子顕微鏡の測定結果では、同じ条件で成長した(111)B方位持つInPナノワイヤに比べて、積層欠陥が大幅に減少したことを確認できた。

去年，我们推出了一种新的MOCVD设备。新设备可以加热至1000°C，从而可以在开口处的Si表面上去除天然氧化物膜。现在可以控制催化剂细颗粒在Si底物上的位置。今年，我们进行了一项与INP纳米线上在SI底物上的外延生长有关的实验。直径（<〜100 nm）的纳米线可以在Si底物上垂直生长，而较大的直径纳米线更容易容易出现侧向生长。基于这些结果，我们提出了一个增长模型。由于INP/SI的晶格不匹配非常大（8.06％），因此它很可能成为岛状生长模式，从而导致横向生长。但是，如果纳米线直径很薄，则对失真具有抗性（易于变形晶格），这使其成为逐层生长模式。目前，我们正在继续探索，包括新解决方案，以实现SI底物上激光设备的实现。在大多数复合半导体纳米线（例如INP）中，生长方向为（111）B，并且可能发生堆叠缺陷。高质量的纳米线结构 - 要实现高性能光学和电动设备，必须减少堆叠缺陷。据报道，一种有效的方法表明，在（111）A方向而不是（111）B方向上生长时，堆叠缺陷较少。但是，尚未建立稳定的生产方法和其他序列增长技术。使用INP（111）后，本赛季处理开口的底物，形成了细颗粒，我们尝试了INP纳米线生长实验。结果，我们已经建立了具有（111）A方向的INP纳米线阵列技术。通过透射电子显微镜测量结果证实，与在相同条件下生长的（111）B方向相比，堆叠缺陷显着降低。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

半導体ナノワイヤレーザへの集束イオンビーム加工とそのダメージ抑制

半导体纳米线激光器聚焦离子束加工及其损伤抑制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
滝口雅人;Zhang Guoqiang;佐々木智;舘野功太;J. Caleb;小野真証;角倉久史;新家昭彦;納富雅也
通讯作者：
納富雅也

フォトニック結晶およびプラズモニック導波路内における半導体ナノワイヤの光閉じ込め最適化と比較

光子晶体和等离子体波导中半导体纳米线的光限制优化和比较

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
滝口雅人;谷山秀樹;小野真証;角倉久史;舘野功太;章　国強;新家昭彦;納富雅也
通讯作者：
納富雅也

Thermal effect of InP/InAs nanowire lasers integrated on different optical platforms

DOI：
10.1364/osac.424375
发表时间：
2021-06
期刊：
2018 IEEE 18th International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO)
影响因子：
0
作者：
M. Takiguchi;Guoqiang Zhang;Evans Frandsen;H. Sumikura;T. Tsuchizawa;Satoshi Sasaki;A. Shinya;K. Oguri;H. Gotoh;M. Notomi
通讯作者：
M. Takiguchi;Guoqiang Zhang;Evans Frandsen;H. Sumikura;T. Tsuchizawa;Satoshi Sasaki;A. Shinya;K. Oguri;H. Gotoh;M. Notomi

自己触媒VLS法InP/InAsヘテロナノワイヤ成長と通信波長帯光デバイス

自催化VLS方法InP/InAs异质纳米线生长和通信波段光学器件