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半導体シリコンナノ細線の創製・配列・機能制御と単一ナノ物性評価

Research Project

Project/Area Number 17760003
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Applied materials science/Crystal engineering
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

深田 直樹  独立行政法人物質・材料研究機構, 半導体材料センター, 主任研究員 (90302207)

Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywordsナノ材料 / 量子細線 / 量子閉じ込め / 半導体物性 / ドーピング
Research Abstract

半導体Siナノワイヤーは次世代半導体デバイス、例えば、サラウンディングゲートトランジスタ(Surrounding Gate Transistor : SGT)の構成要素として期待されており、その形成、配列、および特性制御技術の開発が重要課題となっている。そこで本年度は、半導体の特性発現において最も重要な不純物ドーピングに関連した研究を行った。
レーザーアブレーションによるSiナノ細線の生成中に、Si中でアクセプタおよびドナーとなるボロン(B)およびリン(P)のドーピングを行った。Bドーピングを行ったSiナノ細線においては、顕微ラマン散乱測定の結果、^<11>Bおよび^<10>Bの局在振動モードを約618cm^<-1>および640cm^<-1>の位置に観測することができた。さらに、そのSi光学フォノンピークに、高濃度Bドーピングによる価電子帯内での連続的なレベル間での遷移と、離散的なフォノンのレベルとのカップリングによって生じるファノブロードニングを観測することに成功した。また、Pドーピングを行った試料では、電子スピン共鳴(ESR)測定の結果、伝導電子のESRシグナルを観測することに成功した。以上の結果は、BおよびPがSiナノ細線中のSi置換位置にドープされ、活性化していることを分光学的に初めて証明した結果となった。Bのドーピング量については、局在振動ピークの強度及びファノブロードニングから、約10^<19>-10^<20>cm^<-3>台の高濃度ドーピング実現されていることが分かった。一方、Pドーピングの場合には、観測された伝導電子のESRシグナルの解析から、Bドーピングの場合と同様に約10^<19>-10^<20>cm^<-3>台の高濃度ドーピング実現されていることが分かった。また、バルクの試料と同様に、水素を用いてドーパントの電気的活性度を制御する実験を行った。その結果、Siナノ細線中にドープされたBおよびPの不活性化とそれを利用した活性なキャリア濃度の制御に成功した。また、水素を用いることにより、電気的特性等に悪影響を及ぼす表面・界面欠陥の不活性化を行うことにも成功した。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (10 results)

  • [Journal Article] Carrier doping in silicon nanowires synthesized by laser ablation2007

    • Author(s)
      N.Fukata, N.Okada, S.Matsushita, T.Tsurui, S.Ito, J.chen, T.Sekiguchi, N.Uchida, K.Murakami
    • Journal Title

      Materials Research Society Symposium Proceedings 963E

      Pages: 269-274

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Dopant dependence on passivation and reactivation of carrier after hydrogenation2007

    • Author(s)
      N.Fukata, S.Sato, H.Morihiro, K.Ishioka, M.Kitajima, T.Hishita, K.Murakami
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics 101・4

      Pages: 46107-46107

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Phonon confinement and self-limiting oxidation effect of silicon nanowires synthesized by laser ablation2006

    • Author(s)
      N.Fukata, T.Oshima, N.Okada, T.Kizuka, T.Tsurui, S.Ito, K.Murakami
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics 101・2

      Pages: 24311-24311

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Doping and hydrogen passivation of B in silicon nanowires synthesized by laser ablation2006

    • Author(s)
      N.Fukata, J.Chen, T.Sekiguchi, N.Okada, K.Murakami, T.Tsurui, S.Ito
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 100・20

      Pages: 203109-203109

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Phonon confinement in silicon nanowires synthesized by laser ablation method2006

    • Author(s)
      N.Fukata, T.Oshima, N.Okada, T.Kizuka, T.Tsurui, S.Ito, K.Murakami
    • Journal Title

      Physica B 376-377

      Pages: 864-867

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] レーザーアブレーション法により生成したSiナノ細線 : -酸化による細線径および応力の制御と不純物ドーピング-2006

    • Author(s)
      深田直樹
    • Journal Title

      応用物理学会誌 12月号

      Pages: 1481-1486

    • NAID

      10018633861

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] レーザーとナノ物性-レーザーアブレーションで創製したSiナノ構造の物性-2005

    • Author(s)
      村上浩一, 牧村哲也, 深田直樹
    • Journal Title

      レーザー研究 33・1

      Pages: 5-11

    • NAID

      10014278760

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Phonon Confinement effect of Silicon Nanowires Synthesized by Laser Ablation2005

    • Author(s)
      N.Fukata, T.Oshima, K.Murakami, T.Kizuka, T.Tsurui, S.Ito
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 86

      Pages: 213112-213112

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Synthesis of silicon nanowires using laser ablation method and their manipulation by electron beam2005

    • Author(s)
      N.Fukata, T.Oshima, T.Tsurui, S.Ito, K.Murakami
    • Journal Title

      Science and Technology of Advanced Materials 6

      Pages: 628-632

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Size Control and Phonon Confinement of Silicon Nanowires Synthesized by Laser Ablation2005

    • Author(s)
      N.Fukata, T.Oshima, T.Tsurui, S.Ito, K.Murakami
    • Journal Title

      Materials Research Society Symposium Proceedings 832

      Pages: 269-274

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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