2016 Fiscal Year Research-status Report
狭ギャップ半導体における低次元鏡像電荷効果に基づく中赤外領域励起子制御
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15K13348
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 寿一 北陸先端科学技術大学院大学, ナノマテリアルテクノロジーセンター, 教授 (80362028)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 狭ギャップ半導体 / InAs / 異種材料融合技術 / 低次元電子 / クーロン相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
InAs薄膜に接する絶縁層の誘電率がクーロン相互作用に与える影響を明らかにするために、InAs薄膜とホスト基板の間に所望の誘電率を有する絶縁層を挿入した構造の作製に取り組んだ。誘電率を制御できる混合酸化物AlTiOの原子層堆積技術を検討し、あらかじめInAsに酸化物絶縁層を原子層堆積してから貼付を行う試料作製プロセスを確立した。これにより得られた試料の電気特性評価と解析を行った結果、この構造においては、膜厚揺らぎ散乱あるいは界面揺らぎ散乱によるInAs薄膜中電子移動度低下が抑制できることが明らかとなった。その一方で、InAs薄膜中電子密度の上昇が観測され、原子層堆積した酸化物絶縁層からInAsへの変調ドーピング現象が示唆された。このことを詳しく調べるため、InAs/酸化物界面近傍をエネルギー分散X線分光法(EDX)および電子エネルギー損失分光法(EELS)で解析したところ、酸化物絶縁層における酸素欠損が深いドナーとして変調ドーピングを引き起こし、正に帯電した酸素欠損が絶縁層内電荷となっていることがわかった。この絶縁層内電荷はInAsにおけるクーロン相互作用に大きな影響を与えており、クーロン相互作用を絶縁層誘電率で制御するうえで抑制する必要がある。
酸化物絶縁層中の深い準位を評価するために、Lorentz型電流ノイズスペクトルとPoole-Frenkel型リーク電流の解析を行った。その結果、この両者から深い準位のエネルギーレベルを求めることが可能であることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
InAs薄膜とホスト基板の間に所望の誘電率を有する絶縁層を挿入した試料を作製し、クーロン相互作用に対する絶縁層誘電率の影響を検討したが、絶縁層内の意図しない電荷の影響が大きく、これを抑制することが新たな課題となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
InAs薄膜とホスト基板の間に挿入する絶縁層における意図しない電荷を抑制するプロセス技術を検討する。
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| Causes of Carryover |
既存物品を使用した試料作製と特性評価実験に新たな課題が生じ、実験計画を変更した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
絶縁層内電荷抑制のための実験に必要な物品と、試料作製・測定の実験に関する謝金に使用する。
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