2D array of Dopant at the hetero interface of IV group semiconductors

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H02777
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: 三木 一司 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (30354335)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 唐 佳芸 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (70785287)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: シリコン / ドーパント / 重金属 / 低次元構造

Outline of Annual Research Achievements

前回の基盤Aの研究「次世代シリコンデバイス機能創出のためのドーパントの多様化」では、放射光を利用した蛍光XAFS測定により、想定外の成果として、Si結晶中へ重金属ドーパントの低次元配列を埋め込めることを見出した。本研究では、この成果を発展させて、この重金属低次元構造体を利用したドーパントの低次元配列をIV族半導体ヘテロ界面に形成するプロセスを研究し、強磁性機能を発現させる。この研究では、輸送特性評価に加えて放射光を利用した界面構造解明技術を積極的に取り入れた。具体的な成果概要は以下の通り。
（１）Mnドーパントの２次元配列の構造決定をKEKのフォトンファクトリーにて、三木が全反射型高速陽電子回折（TRHEPD）の実験データを取得し、測定データの解析を一宮氏と共に行い、Si(001)表面上のMn鎖一次元構造を解析中。現在、(001)基板のｚ方向に対する位置決めま終了しており、最終年度は残る２軸を決める実験が終了し、解析を行っている。
（２）Si結晶中に埋め込んだBiドーパントの電気的特性評価
Si結晶中に埋め込んだBiドーパントの電気的特性評価を行い、決定した構造評価との相関があることが判明した。
３）シリコン以外の結晶中のドーパントの構造決定
本研究で培ってきたドーパントの構造評価技術をβ型酸化ガリウム半導体に展開する。昨年度酸化ガリウム中のｎ型ドーパントの蛍光X線ホログラフィ計測と解析を試行し、ドーパントの主要な原子置換位置が求まった。測定手法の改良と解析手法の発展により、より詳細な計測を実行している。現在、Snドープのn型試料のドーパント周辺の構造決定により、二つあるGaのうちGa2サイトが主な置換サイトになっていることが判明した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University College, London(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: University College, London
• [Journal Article] Polymer‐Based Organic Field‐Effect Transistors with Active Layers Aligned by Highly Hydrophobic Nanogrooved Surfaces (2019)
  • Author(s): Bulgarevich Kirill、Sakamoto Kenji、Minari Takeo、Yasuda Takeshi、Miki Kazushi、Takeuchi Masayuki
  • Journal Title: Advanced Functional Materials Volume: 29 Pages: 1905365～1905365
  • DOI: 10.1002/adfm.201905365
  • Peer Reviewed
• [Presentation] X-ray Fluorescence Holography of n type dopant, Sn in β-Ga2O3 widegap oxide semiconductor (2020)
  • Author(s): K. Miki, N. Happo, K. Kimura, K. Sasaki, Y. Tang, K. Nawata, Y. Maeda, S. Kitamura, H. Ozaki, K. Hisatsune, R. Yamaguchi, H. Tajiri, S. Yamakoshi, K. Hayashi, A. Kuramata
  • Organizer: Symposium on Surface and Nano Science 2020
• [Presentation] A Sn dopant in βGa2O3 semiconductor as an functional active site depending on anneal atmosphere (2019)
  • Author(s): Kazushi Miki
  • Organizer: The 4th international symposium on “Elucidation of Property of Next Generation Functional Materials and Surface/Interface”
  • Invited
• [Presentation] X-ray Fluorescence Holography Investigation on Sn in Sn: β-Ga2O3 widegap oxide semiconductor (2019)
  • Author(s): K. Miki, N. Happo, K. Kimura, K. Sasaki, Y. Tang , K. Nawata, H. Kitafuji, S. Kitamura, H. Ozaki, K. Hisatsune, R. Yamaguchi, H. Tajiri, S. Yamakoshi, K. Hayashi, A. Kuramata
  • Organizer: Materials Research Meeting 2019 symposium A-1 Local Atomic Structure Analysis on the Active Center of Functional Materials
• [Presentation] Alignment-Induced Mobility Enhancement and Small Device-to-Device Variation of Polymer-Based Organic Field-Effect Transistors with Highly Hydrophobic Nano-Grooved Gate Dielectric Surfaces (2019)
  • Author(s): ブルガレビッチ キリル、坂本謙二、三成剛生、安田剛、三木一司、竹内正之
  • Organizer: 第80回応用物理学会 秋季学術講演会
• [Presentation] Sn: β型酸化ガリウムのドーパント局所構造 II (2019)
  • Author(s): 三木一司、柳田健之、佐々木公平、唐佳藝、河口範明、山腰茂伸、倉又朗人
  • Organizer: 第80回応用物理学会 秋季学術講演会
• [Presentation] Sn:β型酸化ガリウムの光電子ホログラフィー (2019)
  • Author(s): 宮脇 涼太、桃野 浩樹、 深見 駿、 松田博之、佐々木公平、唐佳藝、下村勝、 Peng Dawei、荻 昌史、岩間 司、平岡 将、 宮本 将伸、 北藤 滉、西端 龍太郎、 山腰茂伸、大門 寛、 倉又朗人、 三木一司
  • Organizer: 2019年度関西薄膜・表面物理セミナー
• [Presentation] Sn:β型酸化ガリウムの蛍光X線ホログラフィー (2019)
  • Author(s): 縄田皓太郎、 三木一司、八方直久、木村耕治、 佐々木公平、唐佳藝、前田幸秀、北村真也、尾崎ひかる、久常健太郎、 山口亮太、田尻寛男、 山腰茂伸、 林好一、 倉又朗人
  • Organizer: 2019年度関西薄膜・表面物理セミナー
• [Presentation] PLD法によるβ型酸化ガリウム薄膜のp型ドーパント探索 (2019)
  • Author(s): 前田幸秀、森下裕貴、 嶋津亮、川上新世、唐 佳藝、堀田育志、三木一司
  • Organizer: 2019年度関西薄膜・表面物理セミナー
• [Presentation] 量子情報処理応用に向けたSi結晶中へのBiドーピング (2019)
  • Author(s): 三木 一司、前川 雅樹、八方 直久、木村 耕治、唐 佳藝、宮本将伸、嶋津 亮、前田幸秀、北藤 滉、縄田 皓太郎、北村 真也、田尻 寛男、林 好一、河裾 厚男
  • Organizer: QSTサイエンスフェスタ2019