2019 Fiscal Year Research-status Report
変調光照射ケルビンフォース顕微鏡による半導体光励起キャリアの動的挙動マッピング
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18K04681
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
有田 誠 九州大学, 工学研究院, 助教 (30284540)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | KFM / 光変調 / 酸化チタン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、走査型プローブ顕微鏡（SPM）の一種で材料表面の電位や仕事関数をナノスケールで観察できるケルビンフォース顕微鏡（KFM）に、強度変調した光照射を組み合わせることで、半導体材料内部におけるキャリアの動的挙動を高分解能でマッピングする手法の確立を目指すものである。本研究は、以下のフェーズ1、2に従って実施する計画となっている。
フェーズ１：変調光照射機構と変調光応答成分抽出回路の既存KFM装置への組込み
フェーズ２：各種半導体デバイスにおける表面電位光応答マッピング
本年度は実施計画のフェーズ１において、従来型のKFM装置に変調光照射機構を付加したシステムにおいて、光の変調周波数に対応した信号の取り出しと処理の検討、光応答の2次元マッピング描画の検証を行った。
検討の結果、試料の表面電位信号は、KFMシステムにて静電気力による振動の零点を得るようサーボをかけたDCオフセット電圧を外部に取り出し、その中から変調光に対応した周波数成分をロックインアンプで増幅・抽出する構成とした。
スパッタリング法を用いて作製した酸化チタン薄膜を試料として、変調照射光に対する表面電位応答の検出ができているかの検証実験を行った。酸化チタンはバンドギャップが約3eVの酸化物半導体であり、その値に対応した紫外線領域での光応答を確認できた。ロックインアンプで増幅された変調光周波数に対応した電位変化信号をSPM装置の外部入力端子へ入力することで、プローブ掃引に対応した光応答の2次元マッピングが既存SPM装置付属のアプリケーションソフト内にて可能であることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究における研究計画のフェーズ１：変調光照射機構と変調光応答成分抽出回路の既存KFM装置への組込みは、初年度および本年度の2年間を当てる計画であり、初年度において装置への物理的付加機能搭載を、本年度において変調光応答成分抽出回路の動作検証を行い、フェーズ１がおおむね完了したとろである。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までにおいて、研究計画のフェーズ１の装置への物理的付加機能搭載と変調光応答成分抽出回路の動作検証を行った。
次年度は、フェーズ２の各種半導体における表面電位光応答マッピングへ移行する。
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