金属の吸着した半導体表面の原子配列構造及び電子状態と電気的特性との関連の解明

阐明吸附有金属的半导体表面的原子排列结构、电子状态和电特性之间的关系

基本信息

批准号：
04640328
负责人：
長谷川修司
金额：
$ 1.28万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、半導体表面構造及びその上のエピタクシャル金属超薄膜の構造と、その電気的特性(表面電気伝導やホール効果など)の関連を明かにすることを目的とする。表面・薄膜の構造やエピタクシャル成長を原子レベルで解析・制御しながら、その電気的特性の測定をその場(in‐situ)で同時に行うことに本研究の特徴がある。これにより、表面・界面の単原子層程度の構造に敏感に依存した物性の発現を捉えることができ、新しい機能デバイスの基礎を築く可能性がでてくるものと期待している。本研究期間中の研究成果の概要は以下の通りである。1.新しい超高真空RHEED(反射高速電子回折)用試料ホルダーを設計・製作した。それは、室温から1500Kまでの範囲で試料温度を変えられ、さらに試料に磁場を印加でき、RHEED観察とともに試料の電気抵抗とホール係数を同時に測定できるように工夫されている。2.室温に保たれたSi(111)表面上に金属(Ag、Au、In、Pbなど)を連続的に蒸着する過程でのSiウエハ全体の電気抵抗が、基板表面の構造に敏感に依存して変化することを見いだした。表面のわずか1、2原子層の構造の差異がバルクSiの電気伝導に著しい影響を及ぼしているのである。これは、原子尺度での構造の差異がSi表面の電子状態を変え、さらには表面空間電荷層のキャリアー密度を増減させ、巨視的な電気的特性を変化させていることによると思われる。この発見は、学問的な重要性は勿論のこと、デバイスへの応用という観点からも重要な発見であると考えている。3.金属蒸着中におけるRHEED観察、表面電気伝導の測定と同時にホール係数の測定も同時に行い、抵抗の増減にみあったキャリアーの増減が観測された。これにより、表面におけるバンドの曲がりの変化とそれによる表面空間電荷層内のキャリアー濃度の変化を捉えたことになる。

这项研究旨在阐明半导体表面结构与外部金属超薄膜的结构与其电气特性（表面电导传导和霍尔效应等）之间的关系。这项研究的特征是在原子水平分析和控制表面和薄膜的结构和外延生长，并同时测量其电气特性。这使我们能够捕获敏感地取决于表面和界面结构的物理特性的表现，我们希望这将揭示为新功能设备奠定基础的可能性。在此研究期间，研究结果的轮廓如下。 1。设计和制造了新的超高真空rheed（反射高速电子衍射）。该方法旨在将室温范围内的样品温度更改为1500K，并将磁场应用于样品，从而使Rheed观测值同时测量样品的电阻和霍尔系数。 2。发现在金属（Ag，Au，in，Pb等）连续沉积的Si（111）表面上，整个Si晶片的电阻在室温下保持在室温下的变化，这取决于底物表面的结构。表面上仅一两个原子层的结构差异对散装Si的电导率有显着影响。这可能是因为原子量表上的结构差异改变了Si表面的电子状态，并且还会增加或降低表面空间电荷层的载体密度，从而改变宏观电气性能。我们认为，这一发现不仅在学术重要性方面很重要，而且在对设备的应用方面也很重要。 3。还测量了金属沉积和表面电导率期间的RHEED观测，还测量了HALL系数，并且载体增加和减少与增加和抗电阻的降低一致。这捕获了表面曲线曲线的变化，并在表面空间电荷层内的载体浓度变化。