表面科学
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SiGe/Siヘテロ構造の作製と光学特性
白木 靖寛
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1993 年 14 巻 2 号 p. 75-84

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抄録

シリコン系のヘテロ構造として近年注目を集めているSiGe/Siヘテロ構造について,その作製法と光学特性について解説する。 SiGe/Siは格子定数の異なる材料からなる“歪みヘテロ構造”であり,歪みの効果によって電子帯構造が多様に変化する。この効果を利用すれば,電子デバイスはもとより,光デバイスへの応用も可能であり,光機能を取り入れた新しい集積回路実現の道が開けるとして大きな期待がもたれる。 本稿では,SiGe/Siヘテロ構造の作製方法について解説するとともに,結晶成長に伴う問題点とその解決方法について述べる。特に,臨界膜厚と,界面急峻性に大きな影響をもつ表面偏析現象について検討し,良質のヘテロ構造作製法として“表面制御エピタキシー法”と“ガスソース分子線エピタキシー法”の原理と実際を紹介する。これらの技術を用いて作製されるSiGe1Siヘテロ構造は,光学的にもすぐれた特性を有している。その例として,量子井戸における遠赤外光の吸収と発光現象について述べる。特に発光は,シリコン系材料としてはきわめて注目に値するものであり,電子帯構造との関連と,デバイス応用についての考察を行う。

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