2010 Fiscal Year Annual Research Report
界面構造に起因した新しいショットキーバリア理論の展開
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20540310
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
中山 隆史 千葉大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70189075)
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| Keywords | ショットキーバリア / 第一原理計算 / シリサイド / ドーピング / 界面欠陷 / 強結合モデル / 原子空孔 / 格子間原子 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、第一原理計算を用いて、金属/非金属界面の安定形態(混晶・偏析界面等)を分類し、各界面構造とショットキーバリアの関係を明らかにすることで、界面構造に起因したショットキーバリアの新しい一般モデル理論を構築することである。本最終年度に得られた成果は以下である。
1.界面シリサイドのドーピング特性の解明:界面シリサイドにおいては、PなどのV族不純物はSiサイトを置換しシリサイドの仕事関数を大きく減少させること、BなどのIII族不純物はSiおよび金属サイトの両サイトを置換し仕事関数を若干増加させること、これらドーピング特性はシリサイドの安定化メカニズムと関係することを解明し、シリサイド界面の実験を初めて解明した。
2.金属/Si界面の欠陥構造がつくるショットキーバリアの解明:拡散金属原子置換・原子空孔・格子間原子等の欠陥の界面近傍での安定性とバリア変調量を調べ、弾性的エネルギー損を減少させるために欠陥は界面から2～3原子層内に分布しやすいこと、金属状態はSi中へ5～6原子層侵入するために原子置換及び原子空孔はショットキーバリアを変化させないこと、一方、格子間原子は不対ボンドを生み仕事関数を減少させることを明らかにした。
3.界面偏析・界面欠陥に起因する一般化ショットキー理論の構築:界面偏析及び界面欠陥の結果を電子構造の立場から検討し、ショットキーバリアの変調は、前者においては、偏析原子によるSiの不対ボンドの終端とそのボンドへの価電子の充填率によるSiの電荷中性準位の変化で、後者においては、格子間原子が結晶場中で持つ不対ボンドのエネルギー準位の位置で予言できることを示し、強結合モデルを使って理論を一般化した。
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