著しく歪んだゲルマニウム・マイクロブリッジからの増強発光の解析

引っ張り歪みは、Siマイクロエレクトロニクスに適合可能な半導体レーザーを実現するためにGeを直接遷移化する、広く議論されている手段である。我々は、吊したGe構造体に高い一軸引っ張り応力を発生させるトップダウン式作製法について報告する。この方法によって、シリコン基板やシリコン・オン・インシュレーター基板に成長させたGe層の熱的不整合による歪みが20倍以上に増える。ラマン分光法で最高3.1％という歪み測定値が得られており、0.15％の二軸熱歪みを用いたシミュレーション結果と極めてよく一致している。高い値の歪みから予想される通り、発光のピークエネルギーがバルクGeに対して210 meVシフトしており、フォトルミネッセンスの積分強度の著しい増加（25倍）が観測されている。3.1％の一軸歪みではGeは直接遷移材料にならないが、我々のモデル計算によって、3×10¹⁹ cm⁻³の電子-ホール注入密度のとき1×10¹⁹ cm⁻³のnドープ構造で460 cm⁻¹の光学利得が予測されている。