機能融合デバイス構築に向けたSn系Ⅳ族半導体薄膜の材料設計

用于构建功能集成器件的锡基 IV 族半导体薄膜的材料设计

基本信息

批准号：
26246024
负责人：
財満鎭明
金额：
$ 15.39万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、新世代の省電力デバイスであるトンネルFETや光電融合多機能デバイスに向けたGeSn系IV族混晶の結晶成長技術、エネルギーバンド構造の解明と制御技術開発を行った。また、混晶の基礎的な材料物性および絶縁膜または金属と混晶との界面物性の制御を目指した。これまでに我々が先駆的に研究を推進してきたGeSn結晶成長技術やプロセス技術をGeSiSn、GeCSn等の2元および3元系IV族混晶薄膜にまで発展させ、これら新規材料におけるエネルギーバンド構造、結晶歪、欠陥構造、キャリア物性、光電相互作用などを包括的に解明し、Si系ナノエレクトロニクスへの融合技術に資するSn系IV族半導体材料の物性制御技術を構築することを目的とした。Sn系IV族半導体材料のナノエレクトロニクス応用に向けて、主に以下の項目に関して研究を準備し、推進した。（1）Sn系IV族混晶結晶成長技術の構築：MBE法あるいはCVD法による結晶成長技術を用いて、成長中の原子状水素照射によって表面マイグレーションを制御し、高温成長時のSn析出抑制した低欠陥GeSn層の成長技術を検証するための試料作製を準備した。（2）Sn系IV族半導体材料の結晶欠陥および歪構造解明：透過電子顕微鏡やマイクロ回折などの結晶構造分析技術を駆使して、Sn系エピタキシャル層の局所歪構造や原子尺度の欠陥構造同定をおこなうための試料を準備した。また、SPring-8の高輝度放射光施設のマイクロビーム回折や広域X線吸収微細構造（EXAFS）測定等による局所歪や原子結合構造の詳細分析による結晶物性の解明のための試料を準備した。（3）Sn系IV族半導体材料の電子・光物性の解明：高Sn組成GeSn層の電子・光物性の解明を進めた。作製したGeSnおよびSiGeSn層のキャリア物性、光吸収特性、発光特性等の分析評価を行い、GeSn層の光電子物性制御に向けた基礎的知見の獲得を目指した。

在这项研究中，我们为基于GESN的IV组混合晶体以及能量带结构开发了晶体生长技术，以及开发新一代动力设备，隧道FET和光电融合多功能设备的控制技术。此外，目的是控制混合晶体的基本材料特性以及绝缘膜或金属和混合晶体之间界面特性的物理特性。目的是开发我们在研究二元和三元IV组混合晶体薄膜（例如Gesesn和Gecsn）的研究中我们一直在开创了GESN晶体的生长和过程技术，并全面阐明了能量带结构，晶体应变，晶体缺陷，缺陷结构，载体物理特性，以及这些新材料的质量，以对这些新材料进行构造，以控制这些材料，以控制这些材料，并构建了组成的技术。用基于SI的纳米电子学为融合技术做出了贡献。准备研究并主要促进了以下主题，用于基于SN的IV组半导体材料的纳米电子应用。（1）基于SN的IV组混合晶体晶体生长技术的构建：使用MBE或CVD方法，通过在生长过程中原子氢的辐射来控制表面迁移，并准备样品制备以验证低吸毒的GESN层的生长技术，这些层抑制了在高效率下抑制SN沉淀的低缺陷层。（2）阐明基于SN的第四组半导体材料的晶体缺陷和应变结构：为局部应变结构和原子尺度缺陷结构制备样品，并使用晶体结构分析技术（例如透射电子显微镜和微分差）制备了基于SN的外延层的原子尺度缺陷结构。此外，准备样品，通过微骨衍射和测量弹簧8的高亮度同步辐射设施对局部变形和原子键结构进行详细分析，以详细分析局部失真和原子键结构来阐明晶体特性。（3）阐明基于SN的基于SN的IV组半导体材料的电子和光学特性：我们已经开始阐明GESN层的电子和光学性质。进行了载体性能，光吸收特性以及制备的GESN和Sigesn层的光发射特性的分析和评估，目的是获取基本知识来控制GESN层的光电特性。