Development of technique of heat conduction control by condition of Si/SiO2 interface

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K14793
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: Tomita Motohiro 早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (90770248)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: シリコン / 酸化膜 / 分子動力学

Outline of Final Research Achievements

The low-energy phonon modes are thought to be involved in the thermal conductivity reduction effect at the SiO2/Si interface because of the broad phonon dispersion and scattered areas with large mean-square displacements. It was also found that the strain distribution must be non-uniform for low-energy phonon modes to be scattered in the crystal. In other words, it can be concluded that deposition methods such as thermal oxidation and high-energy sputtering, in which the film to be created forms chemical bonds with the substrate to be deposited, are effective in reducing thermal conductivity.

Free Research Field

半導体物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究にて開発する技術は、熱が関係する様々なデバイスの設計に不可欠になると考える。熱電デバイスについては高出力もしくは高効率なデバイスが作成できるようになる。また、スイッチングデバイスについては自己発熱による過熱を防ぐための、より繊細な熱エンジニアリングが可能となり、素子寿命の延長につながる。さらに、過熱による漏れ電流が低減できるため、社会全体の低消費電力化の一助にもなる。今後は熱エンジニアリングによって熱輸送を精密にコントロールすることにより、次世代デバイスの性能は上がり、環境への負荷を低減できると考える。