LEDソース製造のゲルマニウム半導体基質

過去数十年で、研究者は、シリコンベースの補完的な酸化物半導体CMOS電子技術のアプリケーション分野を統合フォトニクスに拡大することに多大な努力を投資してきました。特に、グループIV材料とそのデバイスのモノリシック統合は、主にCMOプロセスとの互換性のために広範な注目を集めています。モジュレーター、導波路、検出器などの主要なフォトニックデバイスは、シリコンベースの電子チップに正常に統合されていますが、シリコンの間接的なバンドギャップ特性により、チップ上の高効率光源の単一チップ統合が制限されます。対照的に、ゲルマニウムは、マルチバレー間接バンドギャップ半導体材料として、直接および間接的なバンド間放射線組換えの両方を備えており、直接バンドギャップの反転に適したバンド構造を持っています。ゲルマニウム（GE）は、高性能の光検出器、モジュレーター、導波路、およびその他の光学成分を実証するために使用されています。最近、光学的ゲインとレーザー生成を実証した後、グループIVレーザー源としてゲルマニウム半導体の関心が大幅に増加しています。あなたは買うことができますゲルマニウム単結晶基質LED光源の製造のためのPam-Xiamenから、次のような特定のパラメーターを使用してください。

1。LEDソースを準備するためのゲルマニウム半導体基板

PAM240304 – GELED

2.ゲルマニウムの発光効率を高める方法は？

ゲルマニウムの直接バンドギャップは0.8 eVですが、図1（a）に示すように、ᴦ - 伝導帯域谷の下に0.136 eVの下にあるL伝導帯の存在があるため、本質的に間接的なバンドギャップ材料です。このエネルギーの違いにより、ほとんどの外部注入された電子が低エネルギーLの伝導帯域を占有するため、ゲルマニウムは非効率的な光エミッターになります。放出された光子の再結合速度が低い場合、l伝導谷にある電子は、フォノンの助けを借りて穴でのみ再結合することができます。ただし、伝導帯の間接Lバレーを埋めることにより、ᴦの地点で直接組換えを観察できます。一方、伝導谷にある電子は、より高い組換え速度で穴で再結合することができます。したがって、ゲルマニウムを直接または擬似直接バンドギャップ材料にすることにより、キャリアコンビネーションバレーからのキャリアの組換え率を上げて、ゲルマニウムを省エネの光エミッターにすることができます。

図1ゲルマニウムのバンドギャップ図：a）バルクゲルマニウムおよびb）引張ひずみとn型ドープされたゲルマニウムを使用したエネルギーバンドエンジニアリング。引張ひずみは、T谷とL谷のエネルギー差を減らし、n型ドーピングは残りのエネルギー差を補正します。ひずみは、軽いホールバンドと重いホールバンドの分割を引き起こす可能性があります

報告によると、ゲルマニウムの直接光学遷移は非常に高速なプロセスであり、放射性再結合率は間接的な遷移よりも5桁高くなっています。これは、ゲルマニウムの直接ギャップ排出が直接ギャップ半導体の直接ギャップ排出と同じくらい効率的であることを意味します。ゲルマニウムの直接バンドギャップ遷移を利用することにより、ゲルマニウムの発光を大幅に強化できます。通常、図1（b）に示すように、張力株、n型ドーピング、またはgeおよび錫の合金を根本的に間接的なバンドギャップ材料から直接バンドギャップ材料に変換することができます。どちらの方法もゲルマニウムのバンドギャップを減らします。つまり、直接谷のバンドギャップは間接Lバレーよりも高い速度で減少します。その結果、エレクトロニクスのゲルマニウムのバンドギャップ構造が変更され、最終的には光を吸収または放出できる直接的なバンドギャップ材料に変換されます。

引張応力が増加すると、予想される発光は大きくなります。理論的には、ゲルマニウムは引張応力とn型ドーピングを介して操作して、室温でより良い直接バンドギャップの光放出を実現できることが証明されています。引張応力を介したゲルマニウム半導体バンドギャップのエンジニアリングは、光発光ダイオード（LED）、レーザー、選択モジュレーターなど、シリコンテクノロジーと完全に互換性のある新しい光電子デバイスの開発の可能性を提供します。

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