1993 Fiscal Year Annual Research Report
パルスレーザー飛行時間法を用いたシリコン擬1次元キャリア系の量子輸送機構の研究
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04452090
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
安田 幸夫 名古屋大学, 工学部, 教授 (60126951)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩野 博隆 名古屋大学, 工学部, 助手 (50252268)
財満 鎭明 名古屋大学, 工学部, 助教授 (70158947)
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| Keywords | p型Si細線 / 一次元可変領域ホッピング伝導 / 負の磁気抵抗 / アンダーソン局在 / SiGe混晶膜 |
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| Research Abstract |
Si低次元キャリア系の実現を目的とし、p型Si細線の電気伝導機構の作製条件依存性を明らかにしている。また同時に、Si低次元デバイスを実現するためのヘテロ構造材料であるSi_<1-x>Ge_x混晶膜を用いて、飛行時間法によりライフタイムを求め基礎研究を行っている。
昨年度の結果を基にし、さらに幅広い作製条件の下でp型細線伝導領域を作製した。これら試料の電気伝導率を、2〜300Kの温度領域で測定することにより、各種の電気伝導機構の発現を認めている。これは主に3種類に大別され、それぞれ金属的電気伝導、一次元可変領域ホッピング伝導及び最近接ホッピング伝導である。これらの発現は試料作製条件に大きく依存しており、種々の電気伝導機構の発現を制御することが可能であることを明らかにしている。
これらの試料の横磁気抵抗効果を測定することにより、その局在状態に関する知見を得た。実験において、ホッピング伝導を示す試料のうち、不純物濃度が最も低い試料では4.2Kにおいて負の磁気抵抗が現われ、局在準位がアンダーソン局在であることを強く示唆している。一方、不純物濃度が高くなると強磁場側で正の磁気抵抗が現われるている。この結果は、クーロンポテンシャルによる電子の閉じ込め効果によって、電子が局在していることを示唆するものである。すなわち、本研究によって、2つの異なった局在準位が共存していることが示されている。
パルスレーザーによる飛行時間法により、輸送現象を明らかにするための基礎的研究を行った。具体的には、半導体デバイスの極微領域内でのキャリア移動度を左右するライフタイムを求めるものである。これは同時に結晶性の評価を行うことにも対応する。本実験では、アンドープのSi_<1-x>Ge_x混晶膜を用いている。その結果、結晶内の欠陥の数と測定されたライフタイムの間に相関が得られており、飛行時間法の有効性が示されている。
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