2021 Fiscal Year Annual Research Report
Si-Ge系スーパーアトムの内部ポテンシャル変調による量子機能材料創成
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19H00762
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
牧原 克典 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90553561)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大田 晃生 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10553620)
洗平 昌晃 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (20537427)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Si系量子ドット / スーパーアトム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、これまでに申請者らが独自考案したリモート水素プラズマ(H2-RP)支援金属ナノドットの高密度一括形成技術を活用し、予め形成したFeナノドットへのSiH4照射によりFeシリサイドナノドットの形成を試みた。具体的には、p-Si(100)基板上に形成したSiO2熱酸化膜(膜厚~300nm)に、電子線蒸着により膜厚~1.0nmのFe薄膜を堆積した後、同一チャンバ内にて、外部非加熱でH2-RP処理を行った。引き続き、基板温度400℃でpure SiH4照射を行った。
SiO2上に形成した極薄Fe膜のH2-RP照射前後の表面形状像から、Feナノドットの高密度・一括形成が認められ、SiH4を基板温度400℃で照射した場合、ドット面密度に顕著な変化は認められないものの、平均ドット高さが僅かに増加することが分かった。SiH4照射後のナノドットの室温フォトルミネッセンス測定した結果、0.65~0.87eVに明瞭な信号が認められた。これらの結果は、バルクβ-FeSi2のバンドギャップが~0.7 eVであることから、FeナノドットをSiH4照射することでβ-FeSi2ナノドットが形成できており、サイズ効果による離散的なエネルギ準位を反映した発光が顕在化したと解釈できる。また、β-FeSi2ナノドットのPLスペクトルは、3成分(Comp. 1 :~ 0.84eV, Comp. 2 :~0.91eV, Comp. 3 :~0.77eV)で分離することができ、これらの成分は10~220KでのPLスペクトルにおいても同様に認められた。しかしながら、各成分の積分強度の温度依存性をまとめた結果、Comp. 1とComp. 2のエネルギ位置は、同様な温度依存性を示すものの、Comp. 3は温度依存性が極めて弱いことが分かった。
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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
本年度は、新奇コア／シェルドット形成プロセスを実現するため、IV族半導体ナノドットと金属との混晶化を制御する手法を確立し、電子・光・スピンを制御可能にする「ハイブリッドスーパーアトム」に向けて、順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度では、電子系に対する深い閉じ込めポテンシャル井戸が実現できるGe合金（ジャーマナイド）コア／Siシェル量子ドット（ジャーマナイドコアSi量子ドット）を新たに創成し、均質ナノドットにない固有の物性・機能を探索する。これにより、特異な非線形誘電応答、多段階電荷輸送特性を示す新ナノ材料の創成を目指す。
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Research Products
(40 results)
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[Presentation] Suppression of Ga Diffusion by Interfacial Barrier Layer in AlSiO/p-GaN2022
Author(s)
X. Tian, W. Liu, A. Ohta, N. Taoka, K. Makihara, T. Narita, K. Ito, K. Kataoka, S. Iwasaki, D. Kikuta, K. Tomita, and S. Miyazaki
Organizer
ISPlasma2022/IC-PLANTS2022
Int'l Joint Research
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