2017 Fiscal Year Research-status Report
炭素ホットイオン注入法を用いた二次元シリコンカーバイド及びグラフェンの基盤研究
| Project/Area Number |
17K06359
|
|---|
| Research Institution | Kanagawa University |
|---|
Principal Investigator |
水野 智久 神奈川大学, 理学部, 教授 (60386810)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鮫島 俊之 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30271597)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 半導体物性 / 電子・電気材料 / ナノ材料 / 光物性 / SiC量子ドット / PL発光 / 不確定性原理 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度の研究業績は，本研究計画全般の基盤となる各種Si基板（バルクSi,SOI(silicon-on-insulator）基板）への炭素ホットイオン注入法を用いてのSiCナノドット構造形成法の確立と，そのSiC構造の解明及び光ルミネセンス（PL)発光を実証できたことである.具体的な研究業績は以下の通りである．
1)バルクSi基板上でのSiCドット形成とPL発光の実証：従来，Cイオン注入されたSOI基板上でのSiCドット形成とPL発光は実証できていた．本年度においては，Cイオン注入法を用いたハルクSi基板においても，SiCドット形成を透過型電子顕微鏡観測（TEM)により確認できた．更にSiCドット構造には二種類の構造，即ち，立方晶と六方晶が混在していることを解明できた．しかも，そのPL発光強度は，SOI基板上のSiCドットからのPL強度と遜色ないことが実証できた．しかしX線光電分光法(XPS)分析による注入されたC濃度の深さ方向分布は，SOI基板上のものとはかなり違い，その結果，PLスペクトルはSi半導体構造に依存していることも確認できた．
2)SOI基板上のSiCドット構造の詳細分析，及びPL発光強度向上のためのホットイオン注入条件の最適化：PL発光強度のホットCイオン温度Tとその後のN2アニール（Si基板の結晶性回復のため）時間依存性を明らかにし，PL発光強度増大のための最適なTを明らかにした．また，アトムプローブ法により，Si中にイオン注入されたC原子が数nmサイズでクラスター化し，その局所的なC高濃度化がSiCドット形成に起因していることも明らかにした．
以上の研究成果として，2017年度国際固体素子材料学会において2件,応用物理学会において5件の学会発表を行った．更に，査読付き論文であるJpn. J. Appl. Phys.に1件，論文掲載された．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の目的である各種Si基板でのSiC形成については，バルクSi基板，及びSOI基板へのホットCイオン注入法によって達成されている．なお，多結晶Si基板上のSiCドット形成は一応の目安はでき，現在，継続中である．
従って，研究は概ね順調に進展していると思われる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策は以下の三項目である．
1)多結晶Si基板上のSiCドット形成の推進に加えて，新たにアモルファスSi基板上のSiCドット形成も目指し，各種Si構造上のSiCドット形成機構の解明とPL発光の相違を明確にする．
2)バルクSi基板上のSiCドット形成のSi面方位依存性によるその形成機構の解明と，n/pドーパント効果によるSiCドットのバンドギャップ変調効果を解明する．
3)SiCドット層への入出力電極構造の形成法を確立し，電子注入型発光素子開発を行う．
|
| Causes of Carryover |
平成29年度で生じた1万円以下の端数の予算は，今年度の予算に繰り込み予定通りの執行を行う予定である．
|
Research Products
(10 results)
