2009 Fiscal Year Annual Research Report
Ge-Si系量子ドットの自己整合複合集積による物性制御とエレクトロルミネッセンス
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21246053
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
宮崎 誠一 Hiroshima University, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (70190759)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東 清一郎 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 准教授 (30363047)
村上 秀樹 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助教 (70314739)
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| Keywords | Si量子ドット / Ge量子ドット / 一次元連結 / フローティングゲート |
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| Research Abstract |
p-Si(100)基板上に1000℃、2%O_2で膜厚～4.2nmのSiO_2を形成後、希釈HF処理を行った後、SiH_4ガスのLPCVDによりSi-QDsを自己組織的に形成した。その後、GeH_4-LPCVDによりSi量子ドット上にGeを選択成長した後、大気圧でGe/Si-QDsを熱酸化した。引き続き、高温真空熱処理により、Si-QDsの核形成サイトとなるSi熱酸化膜表面のOH基の熱脱離およびGe酸化物の揮発特性を利用したGe酸化膜の薄膜化を行った。その後、GeO_2/Si-QDs上部にSiH_4-LPCVDを用いて2段目のSi-QDsを自己整合形成した。いずれのプロセスも、同一チャンバ内において真空一貫で行った。
各工程後の表面形状像を測定した結果、第一段階目のSiH_4-LPCVD後では、面密度～1.0×10^<11>cm^<-2>のSi-QDsの形成が認められ、その後GeH_4-LPCVDを行った結果、面密度に変化は認められず、個々のドットサイズが増大していることから、Si-QD上にGeが選択成長していることが分かる。Ge/Si-QDsを熱酸化した後では、僅かながらGeの酸化膨張によるドットサイズの増大が認められるが、引き続き、高温真空アニールした後には、ドット高さの減少が確認された。これは、Ge酸化物が熱離脱した結果であると考えられる。さらにその後、SiH_4-LPCVDを行った結果、ドット面密度が変化することなくドットサイズの増加が確認された。この結果は、Ge酸化物へのSi-QDの選択成長で解釈でき、Ge酸化膜を介してSi系量子ドットを一次元縦積連結できることを示している。
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