Ge/SiGe-AlN結晶が光通信のE-bandで発光、成長モデルを提案

何が起きたか

名古屋大学と、韓国のETRIや複数の大学からなる日韓共同研究グループは、2026年10月、ゲルマニウム（Ge）やシリコンゲルマニウム（SiGe）の系と、AlN（窒化アルミニウム）を複合させた、芯と殻の構造をもつ結晶を作製したと発表した^[1]。室温で光を当てて発光を測ると、波長約1372nm、1377nm、1381nm、1392nmにピークがあり、光通信のE-band（波長1360〜1460nm）にあたる^[1]。

なぜ重要か

芯と殻の結晶は、中心の部分を別の材料の殻が包んだ構造である。性質の異なる半導体を組み合わせられるため、新しい光・電子デバイスへの応用が期待されている。ただ、できる過程や光学特性は十分に分かっていなかった^[1]。

今回は電子顕微鏡とX線CTで構造を調べ、内部が空洞の形、Ge/SiGe系材料が一部だけ入り込んだ形、芯と殻がそろった形など、複数の結晶形態を見つけた^[1]。この結果から、まずAlNを含む殻状の構造ができ、そのあと内部にGe/SiGe系材料が入り込むという「shell-first」成長モデルを提案した^[1]。従来想定された芯が先にできる順序とは逆であり、Plateau-Rayleigh不安定性が関わるとみている^[1]。

発光の確認には、フォトルミネッセンス（光を照射して出てくる光を調べる方法）を使った^[1]。E-bandは光ファイバー通信で使う波長帯であり、この結晶の発光が通信用の波長に入ることが分かった^[1]。

関係する企業・工程とサプライチェーン上の位置

この成果は、光通信向けの発光材料となる結晶の作り方と、その構造・発光の解析にあたる。ウェーハ加工や組み立てといったチップの量産工程より前の、材料と結晶成長の基礎研究の段階に位置する^[1]。

関係する企業・工程

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