一次元縦積みシリコン系量子ドットの形成と発光ダイオードへの応用(Siウェハ上結晶成長・評価・デバイス応用,結晶成長,評価及びデバイス(化合物,Si,SiGe,電子・光材料))

概要

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熱SiO_2膜上のSi-QDs上にGeを選択成長させ、酸化・高温熱処理を施した後、SiH_4-LPCVDを行うことによって、自己整合的に一次元連結したSi-QDsを形成することができ、n-Si(100)上に形成した半透明Auゲート一次元連結ドットダイオード構造において、Auゲートから正孔、基板から電子を注入することで、閾値電圧〜1.2V 以上を印加した場合、近赤外光領域での明瞭な室温発光が認められた。さらに、極薄熱SiO_2膜上に縦積連結したSi系量子ドットを超高密度形成(〜10^<13>cm^<-2>)することで、高効率キャリア注入が実現でき、電流密度〜0.15A/cm^2においてEL強度を連結ドット密度〜10^<11>cm^<-2>の場合と比べて〜425倍増大させることが出来た。これは、連結ドット内へ高効率キャリア注入されるためEL効率が向上するとともに、1層目のドット表面熱酸化に伴う体積膨張によって、隣接するドット間がシリコン酸化物で充填され、ドットが埋め込まれた構造となるため、ドットを介さない電流成分が抑制された結果で解釈できる。
2012-05-10