1999 Fiscal Year Annual Research Report
SiO_2二重トンネル障壁をもつ単結晶Si量子井戸の形成および電気的特性の評価
Project/Area Number |
11750258
|
Research Institution | Shizuoka University |
Principal Investigator |
石川 靖彦 静岡大学, 電子工学研究所, 助手 (60303541)
|
Keywords | Si / SiO_2 / SOI / トンネル酸化膜 / 量子井戸 / 共鳴トンネル / I-V / C-V |
Research Abstract |
本年度は、単結晶Si/SiO_2共鳴トンネルダイオード(RTD)構造を、1.市販 SOI(Silicon-on-Insulator)ウェハとバルク Si ウェハの貼り合わせを用いる独自の手法により作製すること、および 2.その電気的特性を評価すること、を目的に研究を行った。その結果、以下のような成果が得られた。 1.RTD構造の作製 貼り合わせにより自作したトンネル埋め込みSiO_2層(約2nm)をもつSOIウエハの上層Siを、熱酸化およびそれにより形成されたSiO_2をフッ酸溶液で除去することにより薄層化し、厚さ10nm以下(最小値3nm)の極薄Si層を得た。その後、極薄Si層上にトンネルSiO_2(熱酸化膜)を形成し、RTD構造を作製した。エリプソメトリ、原子間力顕微鏡(AFM)、透過電子顕微鏡(TMF)により構造を評価した結果、原子レベルでの膜厚揺らぎは存在するものの、ほぼ予定していたRTD構造を得ることができた。 2.電気的特性の評価 上側SiO_2障壁を20nm程度(トンネル不可)に厚くした試料に対して、容量-電圧(C-V)測定を行った結果、約2nmの埋め込み酸化膜(下側 SiO_2障壁)がトンネル酸化膜としてはたらくことが明らかになった。また、SiO_2およびSi井戸層ともに約2nmのRTD構造に対して、電流-電圧(I-V)測定を開始した。電極(現段階ではマクロなサイズ:約500μmφ)内でのSi井戸層の膜厚揺らぎ(量子準位の揺らぎ)が影響して、負性抵抗特性を得られていないが、電極サイズを縮小するなどにより、負性抵抗特性やSi量子井戸の電子状態に関する知見が得られるものと考えられる。
|
-
[Publications] Yasuhiko Ishikawa,Shigenori Makita,Jianhua Zhang,Toshiaki Tsuchiya and Michiharu Tabe: "Capacitance-Voltage Study of Silicon-on-Insulator Structure with an Ultrthin Buried SiO_2 Layer Fabricated by Wafer Bonding"Japanese Joumal of Applied Physice. 38・7B. L789-L791 (1999)
-
[Publications] R.Nuryadi,Y.Ishikawa,M.Tabe: "Formation and ordering of self-assembled Si islands by ultrahigh vacuum annealing of ultrathin bonded silicon-on-insulator structure"Applied Surface Science. (掲載決定). (2000)
-
[Publications] Yasuhiko Ishikawa,Masaaki Kosugi,Minoru Kumezawa,Toshiaki Tsuchiya,Michiharu.Tabe: "Capacitance-Voltage Study of single-crystalline Si dots on ultrathin SiO_2 fromed by nanometer-scale local oxidation"Thin Solid Films. (掲載決定). (2000)