2000 Fiscal Year Annual Research Report

Si-Ge-C-N系原子層積層による共鳴トンネルダイオードの製作

Research Project

Project/Area Number	12450001
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	櫻庭政夫東北大学, 電気通信研究所, 助手 (30271993)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松浦孝東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (60181690) 室田淳一東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70182144)
Keywords	Si / Ge / C / N / 原子層 / 共鳴トンネルダイオード / ヘテロ構造 / CVD
Research Abstract	本基盤研究では、SiH_4,GeH_4,CH_3SiH_3を原料ガスに用いたSi-Ge-C系原子層CVD法と原子層窒化法を組み合わせ、Si中に任意の任意の周期でGe,C,Nの各原子層を配列して共鳴トンネルダイオードに適用することにより、通常の不規則混晶材料では見られない新規物性の発現を制御・観測することを目的とする。本年度はその初年度として、Si-N系、Si-Ge-C系の原子層周期へテロ構造を形成する研究を進めた。具体的には、Si,Ge,C,Nの各原子層を形成するためのSiH_4,GeH_4,CH_3SiH_3,NH_3等の原料ガス分圧・フラッシュランプ光強度・前処理条件を調べるとともに、原子層形成条件と表面のSi,Ge,C,N原子層及びH原子の吸着状態との関連性を調べた。その結果、Ge(100)表面にSiH_4やCH_3SiH_3を導入すると一原子層のSiが自己制限的に形成される現象を見い出し、特にCH_3SiH_3を用いた場合には、一原子層のCが同時に表面に吸着し、600℃までの熱処理をおこなってもSi原子層とGe基板との相互拡散は抑制されることを明らかにした。また、NH_3による低温熱窒化法により形成した窒素吸着Si(100)表面上におけるSiの成長を調べ、表面窒素密度2×10^<14>cm^<-2>以下の場合において、SiH_4を用いたフラッシュランプ光照射による瞬時加熱法により、400℃以下の低温でのSiのエピタキシャル成長が可能であることを明らかにした。また、Si_<0.6>Ge_<0.4>混晶量子井戸と二重Si障壁層を用いた共鳴トンネルダイオードの製作プロセスを構築し、製作したダイオードの電流-電圧特性において、明瞭な共鳴電流ピークが現れることを確認した。以上のように、Si-Ge-C-N系原子層積層による共鳴トンネルダイオード実現のために必要不可欠となる大きな成果を得た。

Research Products
(11 results)

All Other

All Publications (11 results)

[Publications] P.Han et al: "Observation of Sharp Current Peaks in Resonant Tunneling Diode with Strained Si_<0.6>Ge_<0.4>/Si(100) Grown by Low-Temperature Low-Pressure CVD"J.Crystal Growth. Vol.209,No.2-3. 315-320 (2000)
[Publications] T.Takatsuka et al: "Surface Reaction of CH_3SiH_3 on Ge(100) and Si(100)"Appl.Surf.Sci.. Vol.162-163. 156-160 (2000)
[Publications] Y.Shimamune et al: "Atomic-Layer Doping in Si by Alternately Supplied PH_3 and SiH_4"Thin Solid Films. Vol.380. 134-136 (2000)
[Publications] P.Han et al: "The Effect of Si/Si_<1-y>C_y/Si Barriers on the Characteristics of Si_<1-x>Ge_x/Si Resonant Tunneling Structure"Chin.Phys.Lett.. Vol.17. 844 (2000)
[Publications] T.Watanabe et al: "Atomic-Order Thermal Nitridation of Si(100) and Subsequent Growth of Si"J.Vac.Sci.Technol.A. Vol.19,No.4(in press). (2000)
[Publications] M.Fujiu et al: "Thermal Stability of Si and C Atomic Layers Formed on Ge(100) in Silane and Methylsilane Reactions"Abs.of American Vacuum Society 47th Internatonal Symposium : Vacuum Thin Film, Surafces/Interfaces, Processing & NANO-6. TF-MoM4 (2000)
[Publications] J.Murota et al: "Atomically Controlled Processing for Fabrication of Si-based Ultimate-Small Devices"Abs.of Workshop on Selective and Functional Film Deposition Technologies as Applied to ULSI Technology (29th IUVSTA Workshop). 131-134 (2000)
[Publications] T.Watanbe et al: "Nitrogen-Doped Si Epitaxial Growth by Alternately Supplied NH_3 and SiH_4"Abs.of Workshop on Selective and Functional Film Deposition Technologies as Applied to ULSI Technology (29th IUVSTA Workshop). 258-261 (2000)
[Publications] M.Fujiu et al: "Surface Reaction of Silane and Methylsilane on Ge(100)"Abs.of Workshop on Selective and Functional Film Deposition Technologies as Applied to ULSI Technology (29th IUVSTA Workshop). 262-265 (2000)
[Publications] M.Fujiu et al: "Self-Limiting Surface Reaction of SiH_4 and CH_3SiH_3 on Ge(100)"Abs.of First Int.Workshop on New Group IV (Si-Ge-C) Semiconductors. VI-19 (2001)
[Publications] J.Murota: "Atomically Controlled Processing for Group IV Semiconductors"Abs.of the 9th European Conference on Applications of Surface and Interface Analysis. (invited). (2001)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

Si-Ge-C-N系原子層積層による共鳴トンネルダイオードの製作

Principal Investigator

櫻庭 政夫 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (30271993)

Research Products

[Publications] P.Han et al: "Observation of Sharp Current Peaks in Resonant Tunneling Diode with Strained Si_<0.6>Ge_<0.4>/Si(100) Grown by Low-Temperature Low-Pressure CVD"J.Crystal Growth. Vol.209,No.2-3. 315-320 (2000)

[Publications] T.Takatsuka et al: "Surface Reaction of CH_3SiH_3 on Ge(100) and Si(100)"Appl.Surf.Sci.. Vol.162-163. 156-160 (2000)

[Publications] Y.Shimamune et al: "Atomic-Layer Doping in Si by Alternately Supplied PH_3 and SiH_4"Thin Solid Films. Vol.380. 134-136 (2000)

[Publications] P.Han et al: "The Effect of Si/Si_<1-y>C_y/Si Barriers on the Characteristics of Si_<1-x>Ge_x/Si Resonant Tunneling Structure"Chin.Phys.Lett.. Vol.17. 844 (2000)

[Publications] T.Watanabe et al: "Atomic-Order Thermal Nitridation of Si(100) and Subsequent Growth of Si"J.Vac.Sci.Technol.A. Vol.19,No.4(in press). (2000)

[Publications] M.Fujiu et al: "Thermal Stability of Si and C Atomic Layers Formed on Ge(100) in Silane and Methylsilane Reactions"Abs.of American Vacuum Society 47th Internatonal Symposium : Vacuum Thin Film, Surafces/Interfaces, Processing & NANO-6. TF-MoM4 (2000)

[Publications] J.Murota et al: "Atomically Controlled Processing for Fabrication of Si-based Ultimate-Small Devices"Abs.of Workshop on Selective and Functional Film Deposition Technologies as Applied to ULSI Technology (29th IUVSTA Workshop). 131-134 (2000)

[Publications] T.Watanbe et al: "Nitrogen-Doped Si Epitaxial Growth by Alternately Supplied NH_3 and SiH_4"Abs.of Workshop on Selective and Functional Film Deposition Technologies as Applied to ULSI Technology (29th IUVSTA Workshop). 258-261 (2000)

[Publications] M.Fujiu et al: "Surface Reaction of Silane and Methylsilane on Ge(100)"Abs.of Workshop on Selective and Functional Film Deposition Technologies as Applied to ULSI Technology (29th IUVSTA Workshop). 262-265 (2000)

[Publications] M.Fujiu et al: "Self-Limiting Surface Reaction of SiH_4 and CH_3SiH_3 on Ge(100)"Abs.of First Int.Workshop on New Group IV (Si-Ge-C) Semiconductors. VI-19 (2001)

[Publications] J.Murota: "Atomically Controlled Processing for Group IV Semiconductors"Abs.of the 9th European Conference on Applications of Surface and Interface Analysis. (invited). (2001)

櫻庭政夫東北大学, 電気通信研究所, 助手 (30271993)