1996 Fiscal Year Annual Research Report

Si/SiO_2系高密度量子ドット形成法に関する研究

Research Project

Project/Area Number	08247212
Research Institution	Shizuoka University
Principal Investigator	田部道晴静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80262799)
Keywords	シリコン量子ドット / シリコン窒化 / 光電子分光 / 走査トンネル顕微鏡
Research Abstract	Si高密度量子ドットの形成に向けて新たに考案したプロセスの研究を進めた。このプロセスは、Si表面をわずかに真空中熱窒化してSiN核を高密度で形成し、それをマスクとして熱酸化を行う工程からなっており、SOI基板に適用することにより量子ドットを形成するものである。平成8年度は、特に基板表面の原子配列と窒化核形成との関係、および窒化核の熱酸化耐性についてXPS、STMを用いて解析し以下の事実を明らかにした。熱酸化条件としては、基礎実験としての真空中でのエッチングモードでの酸化と、当初の目的に不可欠な電気炉での酸化の2種類の条件を対象とした。 1.(111)面、(100)面のいずれにおいてもSiN核は5Å程度と極めて薄いにもかかわらず、真空中でのエッチングモード酸化に対して優れた耐性(マスク性)を示し、酸化で消費されるSi厚さに応じたSiピラ-が形成される。特に(111)面に対してはピラ-の最上部はSiN特有の原子配列が観察され、酸化後もSiN核が残存している直接的証拠が得られた。 2.窒化後、一旦大気中に取り出し、電気炉で酸化した場合もピラ-が形成されることが判明し、提案したドット形成プロセスの有効性がほぼ実証できた。(なお、電気炉で酸化した試料は、HFで酸化層を除去してからSTMで観察した。) 3.ピラ-のサイズと密度は、SiN核と対応しており、比較的低温領域の600〜650℃での窒化によって数nmのピラ-サイズとピラ-間隔が実現できる。SiN核は、特にステップと7x7位相境界に沿って配列する傾向がある。これらのプロセスを極薄SOI基板に対して適用し、実際にSiドットアレイを形成するのが、次のステップであり、現在実験中である。これについては、当初の予定よりもやや遅れている。

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] 田部道晴: "Nitridation and subsequent oxidation process of Si (111) and (100) surfaces for high-density Si pillar formation" Applied Surface Science. (発行予定). (1997)
[Publications] 田部道晴: "Initial stages of nitridation of Si (111) surfaces : X-ray photoelectron spectroscopy and scanning tunneling microscopy studies" Surface Science. (発行予定). (1997)
[Publications] 田部道晴: "単電子デバイス・回路の研究状況と今後の展望" 応用物理. 66・2. 99-108 (1997)
[Publications] 田部道晴: "Nanometer-scale local oxidation of silicon using silicon nitride islands formed in the early stages of nitridation" Applied Physics Letters. 69・15. 2222-2224 (1996)
[Publications] 小野行徳: "Electron tunneling from the edge of thin single-crystal Si layers through SiO_2 film" Journal of Applied Physics. 80・8. 4450-4457 (1996)
[Publications] 田部道晴: "Si清浄表面のN_2ガスによる熱窒化" 表面科学. 17・7. 19-24 (1996)

1996 Fiscal Year Annual Research Report

Si/SiO_2系高密度量子ドット形成法に関する研究

Principal Investigator

田部 道晴 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80262799)

Research Products

[Publications] 田部 道晴: "Nitridation and subsequent oxidation process of Si (111) and (100) surfaces for high-density Si pillar formation" Applied Surface Science. (発行予定). (1997)

[Publications] 田部 道晴: "Initial stages of nitridation of Si (111) surfaces : X-ray photoelectron spectroscopy and scanning tunneling microscopy studies" Surface Science. (発行予定). (1997)

[Publications] 田部 道晴: "単電子デバイス・回路の研究状況と今後の展望" 応用物理. 66・2. 99-108 (1997)

[Publications] 田部 道晴: "Nanometer-scale local oxidation of silicon using silicon nitride islands formed in the early stages of nitridation" Applied Physics Letters. 69・15. 2222-2224 (1996)

[Publications] 小野 行徳: "Electron tunneling from the edge of thin single-crystal Si layers through SiO_2 film" Journal of Applied Physics. 80・8. 4450-4457 (1996)

[Publications] 田部 道晴: "Si清浄表面のN_2ガスによる熱窒化" 表面科学. 17・7. 19-24 (1996)

田部道晴静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80262799)

[Publications] 田部道晴: "Nitridation and subsequent oxidation process of Si (111) and (100) surfaces for high-density Si pillar formation" Applied Surface Science. (発行予定). (1997)

[Publications] 田部道晴: "Initial stages of nitridation of Si (111) surfaces : X-ray photoelectron spectroscopy and scanning tunneling microscopy studies" Surface Science. (発行予定). (1997)

[Publications] 田部道晴: "単電子デバイス・回路の研究状況と今後の展望" 応用物理. 66・2. 99-108 (1997)

[Publications] 田部道晴: "Nanometer-scale local oxidation of silicon using silicon nitride islands formed in the early stages of nitridation" Applied Physics Letters. 69・15. 2222-2224 (1996)

[Publications] 小野行徳: "Electron tunneling from the edge of thin single-crystal Si layers through SiO_2 film" Journal of Applied Physics. 80・8. 4450-4457 (1996)

[Publications] 田部道晴: "Si清浄表面のN_2ガスによる熱窒化" 表面科学. 17・7. 19-24 (1996)