ハイブリッドスーパーアトム創成による量子物性制御と新機能デバイス開発
| Project/Area Number |
21H04559
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
宮崎 誠一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70190759)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
牧原 克典 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90553561)
大田 晃生 福岡大学, 理学部, 准教授 (10553620)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥43,550,000 (Direct Cost: ¥33,500,000、Indirect Cost: ¥10,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2021: ¥28,210,000 (Direct Cost: ¥21,700,000、Indirect Cost: ¥6,510,000)
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| Keywords | Si系量子ドット / コア／シェル構造 / 量子ドット / Feシリサイドナノドット / スーパーアトム / スーパーアトム構造 |
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| Outline of Research at the Start |
従来の半導体ナノドットあるいは均質な量子ドットには見られない異なる物性を有するナノ構造の結合による電子状態の融合や新規電子状態が実現可能な「ハイブリッドスーパーアトム」形成プロセスを構築し、これらの特異な電子物性をデバイス特性・機能に直接反映させた少数電子・光子で動作する新原理機能デバイスの開発を推進する。これにより、均質の量子ドットでは原理的に実現不可能な多数電子の安定保持能力と多値性の両立とともに内部分極の非線形性・多段階性およびシリサイド・ジャーマナイド内核の特異物性（スピン自由度／光との相互作用）をデバイスの入出力・多値記憶機能に直接反映した光・電子融合デバイスの開発への展開を図る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、リモートH2プラズマ(H2-RP)支援により熱酸化SiO2上にFeナノドットを高密度形成後、基板温度400℃でSiH4照射を行うことでβ-FeSi2ナノドットが形成でき、さらには、SiH4照射量を増加した場合、ドット表面にSi層が選択成長することを明らかにしてきた。本年度は、β-FeSi2コア／Siシェル構造のナノドット形成を意図し、薄層化したSOI構造およびSiO2上に予め形成した高密度Si量子ドットに、Fe超薄膜の電子線蒸着とSiH4照射を行った。
Si薄膜上にFe蒸着した後、HCl浸漬によるFe膜除去およびSiH4照射後におけるAFM表面形状像では、RMSラフネスに顕著な変化は認められないが、HCl浸漬後の試料においてXPS分析した結果、Fe膜蒸着直後と比較してFe-Oに起因するピーク強度が減少し、Fe-Siに起因する信号強度が増大していることから、Fe蒸着時にSi薄膜表面のシリサイド化が進行し、HCl浸漬により未反応のFeおよびFe酸化膜がエッチング除去できていることが分かった。また、SiH4照射直後の試料におけるXPS角度分解分析の結果、表面側においてSi-SiまたはSi-Feのピークシフトが認められることから、シリサイド層表面にSi層が堆積していることが分かった。同様のプロセスを予め形成したSi量子ドットにおいて行った結果、各工程後の表面形状像に大きな変化は認められないものの、SiH4照射後の試料では、室温において明瞭なPL信号が認められた。これらの結果は、β-FeSi2コアが極薄Siでキャップされた構造になっていることを示唆している。
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| Research Progress Status |
令和5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 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(121 results)
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[Presentation] Suppression of Ga Diffusion by Interfacial Barrier Layer in AlSiO/p-GaN2022
Author(s)
X. Tian, W. Liu, A. Ohta, N. Taoka, K. Makihara, T. Narita, K. Ito, K. Kataoka, S. Iwasaki, D. Kikuta, K. Tomita, and S. Miyazaki
Organizer
ISPlasma2022/IC-PLANTS2022
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