絶縁体に埋め込まれた高配向性シリコン系量子微結晶の作製制御

嵌入绝缘体中的高度定向硅基量子微晶的制造控制

基本信息

批准号：
08247208
负责人：
深津晋
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

エピタキシ-技術を応用したSi量子微結晶の作製制御によって、等方的単電子トンネルリングモデルの構造限界の克服、連鎖トンネル接合系への拡張などを目標に、規底構造のSi微結晶を空間的に秩序をもって配向させることを中心課題に置いた。従来の分散法と異なり、エピタキシ-を利用した微結晶作製は、国内外を問わず例がなく画期的な試みである。エピ成長時に低速酸素イオン(O^+)注入することでSIMOX形成過程を利用したエピタキシャルSi/SiO2対基本構造を作製した。最上層を含めすべてのSiは完全な結晶である。Si層の基板配向性を利用して注入条件を変調すると、酸素原子のランダム酸化によってSi層の連続性が失われる結果、サイズ10nm以下の高配向性Si量子微結晶が形成された。分散系微結晶とは全く異なり、ほぼ完全に(100)配向した微粒子の層状配列が実現する。また、サイズ分布がSi膜厚で制限される事実を制御性の向上に利用した。Si/SiO2界面は化学量論組成、原子レベルの平坦性を有していることが判った。微粒子からは室温可視光発光が得られている。一方、Si/SiO2対基本構造の屈折率ステップを巧みに利用して再エピ対応Bragg反射器を実現した。90%以上の反射率が容易に達成できた。再エピが可能なことからSi系光素子応用への有効性が示された。また、同構造は高度絶縁層としての役割も担っており、さらにはSi微粒子への2次元電極としても利用できるなどその拡張性は極めて広いと考える。

中心问题是在空间上以空间向外的Si微晶进行空间序列，以克服各向同性单电子隧道环模型的结构限制，并通过使用同学技术来控制SI量子微晶体的制造，从而将其扩展到链条隧道连接系统。与传统的分散方法不同，使用外在的微晶生产是一种空前的开创性尝试，无论是在国内还是国际上。通过在上流期间植入慢速氧离子（O^+），使用Simox形成过程制备了外延SI/SIO2配对结构。所有SI，包括顶层，都是完美的晶体。当使用SI层的底物方向调节植入条件时，氧原子的随机氧化会导致Si层失去连续性，从而形成高度取向的Si量子晶体，大小为10 nm或更少。它与分散微晶完全不同，并且几乎完全面向（100）的细颗粒的分层排列。此外，使用SI膜厚度限制尺寸分布以提高可控性。发现Si/SiO2界面具有化学计量组成和原子水平平坦度。室温可见光是从细颗粒发出的。同时，我们巧妙地利用了SI/SIO2与基本结构的折射率步骤，以实现与重新兼容的Bragg反射器。反射超过90％，很容易实现。重新发行的能力显示其在基于SI的光学设备应用中的有效性。该结构还用作高度绝缘层，也可以用作Si细颗粒的二维电极，因此其膨胀非常宽。