| Project/Area Number |
16J10846
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Crystal engineering
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
高橋 恒太 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2017: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
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| Keywords | IV族半導体 / Ge / GeSn / 高濃度ドーピング / レーザアニール / 低温プロセス / n型ドーピング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水中PLAによる絶縁膜上多結晶GeSn形成およびドーパント活性化技術について検討し，プロセス温度シミュレーションと共に，多結晶薄膜のキャリア物性を詳細に調査した．紫外レーザのGeに対する短い侵入長および水による冷却効果により，下地基板温度は100度以下に維持されることを明らかにし，低温プロセス技術として有望であることを示した．偏析しやすいSbをドーパントとした場合にも，結晶化後の膜中Sb濃度が高濃度に維持されることを見出し，PLAによる短時間溶融・結晶化過程における偏析抑制効果を示した．また，従来手法に比べ極めて高い活性化率を有することを明らかにし，高濃度n型ドーピングと高い移動度の両立を実証した．
他のp型およびn型ドーパントをそれぞれ導入し，その振る舞いについて系統的に調査した．照射エネルギーの増加に従い，膜中濃度が減少もしくは一定のドーパント種があった．本現象について，水によるドーパントの酸化に注目し，化学ポテンシャルを用いて整理した．酸化されやすいとドーパント濃度が減少し，キャリア濃度が減少することを明らかにした．従って，水中PLAにおける水による酸化抑制の重要性を示した．さらに，レーザ照射回数の低減が酸化抑制に効果的であることを見出し，酸化されやすいGaの場合でも，高移動度かつ高濃度p型ドーピングを実証した．
さらに，水中PLAによる低温ドーピング技術の応用として薄膜熱電発電素子形成に注目し，n型多結晶GeSn薄膜の熱電物性を明らかにすると共に熱電発電素子の形成と動作実証を行なった．n型多結晶GeSn薄膜の室温における熱電物性を評価し，他のIV族薄膜熱電材料と遜色ない性能を有することを示した．絶縁膜上にp型・n型多結晶GeSn薄膜からなる熱電素子の300度以下プロセスでの形成に成功し，熱電発電を観測した．水中PLAを用いた絶縁膜上への低温デバイス形成を実証した．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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