非晶質絶縁膜/ダイヤモンド単結晶界面極薄領域の超秩序構造
Publicly Offered Research
Project Area | Progressive condensed matter physics inspired by hyper-ordered structures |
Project/Area Number |
21H05564
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Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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Research Institution | Kindai University |
Principal Investigator |
藤井 茉美 近畿大学, 理工学部, 准教授 (30731913)
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Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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Keywords | ダイヤモンド / 界面欠陥密度 / 光電子ホログラフィ / 界面 / 超秩序 / 水素終端 / 超秩序構造 / 酸化アルミニウム |
Outline of Research at the Start |
ダイヤモンドの突出した材料物性は広く知られ,特有の新機能素子実現が期待されながら,半導体材料として活用された事例が少ない.課題の一つはパワーデバイスなどトランジスタ動作で電気的性能を担う半導体/絶縁膜界面の制御が未熟であり,本来の性能を引き出せない点にある.絶縁膜界面の原子構造が原因と考えられ,この状況を打破するには界面構造を特定することが必須である.界面の超秩序構造の観測を起点として,デバイス性能を決定付ける界面構造と,2DHG層の高移動度化など素子高性能化に向けた界面制御技術の基盤を構築する.他に類を見ない非晶質/単結晶界面1~2nm程度の極薄領域における超秩序構造を制御する.
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Outline of Annual Research Achievements |
電界効果トランジスタでは一般的に非晶質酸化物がゲート絶縁膜として用いられ,ダイヤモンドでは特に原子層堆積法によって成膜した酸化アルミニウム薄膜が応用されてきた。本研究では酸化アルミニウム薄膜成膜時の原料を従来のトリメチルアルミニウム(TMA)からジメチルアルミニウムハイドライド(DMAH)に変更して複数のキャパシタ素子を作製し,平均界面欠陥密度を評価した.界面欠陥密度は、TMAでは9.06×10^12 /eVcm ,DMAHでは7.62×10^11 /eVcmとなり,DMAHを用いた場合に大幅な界面欠陥密度の減少を達成した. この界面欠陥の起源を解明するため,1~2 nmの酸化アルミニウム絶縁膜をダイヤモンド基板上に成膜し,絶縁膜の上からダイヤモンドとの界面の光電子ホログラフィを測定することに成功した.この測定から,ダイヤモンドのバルク由来の光電子ホログラフィと区別して界面由来の情報を抽出したところ,水素終端された界面にC-HだけでなくC-O結合が存在しており、C-O-Al-O-Cのブリッジ構造を形成していることが明らかになった.欠陥密度の異なる2種類の試料に対して同様の測定と分析を行い、C-Oの結合量と界面欠陥密度に相関があることが解った。従って、C-Oに起因する結合がダイヤモンドデバイスの界面欠陥起源の一つであることが示唆された。 この結果は、ダイヤモンド素子の欠陥密度制御や欠陥低減手法の提案に繋がる重要な知見である。
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Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
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[Presentation] 光電子ホログラフィーによるAl2O3/Diamond界面の局所構造解析2021
Author(s)
田中晶貴, 橋本由介, 古賀峻丞, 竹内走一郎, 孫澤旭, 藤井茉美, 上沼睦典, 津野拓海, 作場宥斗, 吉井大陸, 浦岡行治, 室隆桂之, 松下智裕
Organizer
日本物理学会2021秋季大会
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