2019 Fiscal Year Annual Research Report
Origin elucidation of the problems in the interface electric charge transportation phenomenon using scanning nonlinear dielectric microscopy
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16H06360
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
長 康雄 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (40179966)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平永 良臣 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (70436161)
山末 耕平 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (70467455)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 走査型非線形誘電率顕微鏡法 / 局所DLTS法 / 超高次SNDM法 / 時間分解SNDM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①H30年度に引き続き高度化した超高次非線形誘電率顕微鏡法を種々の計測対象に適用した．その中で大きな成果はPotential Induced Degradation （PID)を起こした太陽電池の評価を詳細に行い，その全容を明らかにし，論文としてまとめ報告した．
②MoS2,WSe2等の新規２次元層状構造化合物半導体のキャリアタイプの原子層数依存性やバイアス依存性を明らかにする研究をH30年度に引き続き行い，層状構造半導体のキャリア分布評価にSNDMが極めて有効であることを明らかにした．この過程で絶縁膜付き探針を開発し表面に自然酸化膜の形成されない半導体にもSNDM法が適用できることを明らかにし，これにより総ての半導体材料をSNDMで計測できる事が出来るようになった．
③H30年度に更に高度化した時間分解SNDMをベースにした局所DLTS法を用いて種々の半導体MOS界面の界面順位密度の分布計測を行う．具体的にはこれまで集中的に計測評価してきたSiO2/SiC界面に限らず最も産業的にインパクトがあり基本的なSiO2/Si界面，HfO2/Si界面を分析し，シリコン系MOSデバイスで起こるバイアス温度不安定性に関するミクロな知見の一部を得た．
④界面準位密度の２次元分布計測に加え，その起源を明らかにするためのSNDM ベースの装置の開発を継続し一応の装置の完成をみた．
⑤界面欠陥分布計測結果に基づいたデバイスシミュレーションをさらに発展させ，種々の界面の移動度低下の原因を明らかにする研究を引き続き行い,Dit分布がMOSチャネル移動度低下を引き起こすことを明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和1年10月12日東北地方を襲った台風19号を原因とする研究室の浸水により，装置開発がほぼできていた，走査型非線形誘電率常磁性共鳴装置（SNDMR）が全損し，動作確認実験ができなくなった．災害復旧予算が措置されたので，それが執行できるまで時間がかかるが，復旧していく予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
①超高次非線形誘電率顕微鏡法（SHO-SNDM）の更なる高度化では界面準位と並んで重要な評価対象である界面固定電荷分布の定量評価を行う方法を確立する。②MoS2,WSe2,InSe等の新規２次元層状構造化合物半導体のキャリアタイプの原子層数依存性やバイアス依存性を明らかにする研究をR1年度に引き続き行う．更に本材料とSiO2界面に局所DLTS法を適用し界面欠陥分布状態を明らかにする．③時間分解SNDMをベースにした局所DLTS法を用いてGaN，ダイアモンド等のワイドバンドギャップ半導体のMOS界面の欠陥のミクロな分布状況を明らかにする．④局所DLTS法を用いて最も産業的に重要なSiO2/Si界面のバイアス温度不安定性のミクロな観測を行い，そのメカニズムを明らかにする．
⑤界面欠陥分布計測結果に基づいたデバイスシミュレーションをさらに発展させ，種々の界面の移動度低下の原因を明らかにする研究を引き続き行う．
⑥原子分解能NC-SNDM，SNDPによる表面界面の原子レベルでの分析を行う．
⑦SNDMRの研究開発では作製した装置を用いて共鳴ピーク検出に関する実験を行ってゆく．
以上の研究を通して界面電荷輸送現象における諸問題の起源解明を達成する．
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