2010 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | New Materials Science Using Regulated Nano Spaces －Strategy in Ubiquitous Elements |
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| Project/Area Number |
19051017
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
金山 敏彦 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノ電子デバイス研究センター, センター長 (70356799)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
多田 哲也 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノ電子デバイス研究センター, 研究チーム長 (40188248)
宮崎 剛英 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (10212242)
内田 紀行 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノ電子デバイス研究センター, 研究員 (60400636)
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| Keywords | 原子分子処理 / ナノ材料 / 超薄膜 |
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| Research Abstract |
我々は、シラン(SiH4)ガス中で遷移金属をレーザアブレーションする方法で遷移金属内包シリコンクラスター(M@Sin)を合成し、それを基板上に堆積することで、アモルファスSiに類似した構造を持つアモルファス半導体薄膜(M@sin膜,M=Mo,Nb,W,n=7-16)が形成できること、さらに、このM@Sin膜は、キャリア移動度が高く、電界効果による伝導度変調が可能であることを明らかにした。平成22年度は、比較的大きなエネルギーギャップを持つMo@Sin(n=8-12)クラスターを凝集したMo@Sin膜を、薄膜トランジスタのチャネル材料として用いるために、熱処理によりMo@Sin膜の膜質を高品質化する方法を検討した。そのために、Mo@Sin膜の熱処理(400-650℃)に伴う、構造や電子状態の変化を、光吸収スペクトル、X線光電子分光、ラマン散乱分光を用いて解析した。その結果、熱処理温度の上昇に伴い、(1)Mo@Sin間にSi-Si結合が形成され、膜中のSiネットワークの結合が強くなり、結合角の分布が狭くなること、(2)吸収端付近のギャップ内準位の状態密度が減少し、光学ギャップと電気抵抗率が増大することが確認され、Mo@Sin膜の膜質が向上することが判明した。一方で、第一原理計算シミュレーションにより、ほとんどの遷移金属の場合で、M@Sinクラスターを単位構造とした凝集薄膜が形成でき、MがSiのダングリングボンドを終端していることを実証した。M@Sin膜の振動状態を解析した結果、局所的にM@Sin構造を持つことで、200-400cm^<-1>の振動数領域に、アモルファスSiとは異なる特徴的な振動モードが現れることが判明した。
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