High-mobility Semiconductor Devices due to Control of Phonon Field caused by Defect-free Nano-periodic Structures

通过无缺陷纳米周期结构控制声子场实现高迁移率半导体器件

基本信息

  • 批准号:
    20H05649
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 124.8万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2020-08-31 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

研究代表者・東北大・寒川GrはSi NP構造を埋め込むためのSiGeに対して着目し、成長させる際の基板表面がSiまたはSiO2によって、歪み・緩和の観点から膜質評価と表面粗さの違いを調査した。その結果、成長表面の違いが成長後の表面粗さに大きな影響があることがわかり、さらに結晶性や転位密度が変化することがわかった。これは、Si NPを埋め込んだ後に、複合膜構造全体の電子・正孔移動度へ影響することが予想される重要な知見となった。研究分担者・産総研・太田(旧遠藤)Grは、寒川Grで作製したSiGe表面に対して、CMP技術を用いた表面の平坦化の条件をさらに最適化することで、デバイス試作の準備を進めた。研究分担者・東京大学・野村Grは、フォノニック結晶系におけるフォノン輸送計算を継続し、フォノンバンド解析、状態密度、輸特性解析を行った。寒川Grによって作製したSi NP構造を用いることで、ブリユアン散乱および時間領域サーモリフレクタンス(TDTR)法を用いて、Si NP構造により5GHz周辺に定在波が確認され、熱伝導との関係性を発見した。研究分担者・宮崎大学・福山Grは、ナノオーダーステージを自動制御することで検出レーザー照射位置のみをスキャンさせて、材料内で発生したフォノンがどこまで輸送されるかの2次元マッピングを測定するための装置およびソフトウエアの改造を行った。寒川Grによって作製したSi NP/SiGe複合膜を測定することで、Si NPの間隔によってキャリアライフタイムが変化することが明らかとなった。
东北大学研究主任Samukawa先生专注于嵌入Si NP结构的SiGe,并从应变和松弛的角度评估了薄膜质量,以及生长过程中衬底表面是Si还是SiO2的表面粗糙度差异。调查了。结果发现,生长表面的差异对生长后的表面粗糙度有很大影响,并且还发现结晶度和位错密度发生变化。这是一个重要的发现,预计将影响嵌入硅纳米粒子后整个复合膜结构的电子和空穴迁移率。共同研究员 AIST Gr. Ota(原 Endo)正在通过使用 CMP 技术对 Samukawa Gr. 制造的 SiGe 表面进一步优化表面平坦化条件来准备器件原型生产。东京大学的共同研究员 Gr. Nomura 继续计算声子晶体系统中的声子输运,并进行声子能带分析、态密度和横向特性分析。利用 Samukawa Gr. 制造的 Si NP 结构,利用布里渊散射和时域热反射 (TDTR) 方法,确认了 Si NP 结构在 5 GHz 附近产生的驻波,并研究了其与热传导的关系。发现了它。宫崎大学的共同研究员Gr. Fukuyama自动控制纳米级阶段仅扫描检测激光照射位置,以测量材料内产生的声子传输距离的二维映射,并对设备和软件进行了修改。通过测量Samukawa Gr制备的Si NP/SiGe复合膜,发现载流子寿命根据Si NP的间距而变化。

项目成果

期刊论文数量(39)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Advanced thermal transport control in semiconductors by nanostructuring
通过纳米结构先进的半导体热传输控制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    若林里衣;Syahid Fathullah Ghazian Dzaky;樋口亜也斗;後藤雅宏;神谷典穂;M. Nomura
  • 通讯作者:
    M. Nomura
寒川研究室
寒川研究所
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
半導体ナノ構造における熱伝導解析と熱電デバイス設計のシミュレーション
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    田尻寛男,山口明;隈下敦貴;宇佐美潤;山根悠;住山昭彦;福山寛;野村 政宏
  • 通讯作者:
    野村 政宏
Anharmonic phonon-phonon scattering at the interface between two solids by nonequilibrium Green's function formalism
  • DOI:
    10.1103/physrevb.103.174306
  • 发表时间:
    2021-05-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Guo, Yangyu;Zhang, Zhongwei;Volz, Sebastian
  • 通讯作者:
    Volz, Sebastian
Thermal boundary conductance of Si/Ge interface by anharmonic phonon non-equilibrium Green function formalism
非简谐声子非平衡格林函数形式的 Si/Ge 界面热边界电导
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y. Guo;Z. Zhang;M. Bescond;M. Nomura;and S. Volz
  • 通讯作者:
    and S. Volz
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