2014 Fiscal Year Annual Research Report
非線形誘電率顕微鏡の高機能化及び電子デバイスへの応用
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23226008
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
長 康雄 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (40179966)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山末 耕平 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (70467455)
平永 良臣 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (70436161)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 走査型非線形誘電率顕微鏡 / 超高次非線形誘電率顕微鏡 法 / 原子分解能SNDM / 強誘電体記録 / 半導体計測技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新規高性能走査型非線形誘電率顕微鏡法の開発の中で超高次非線形誘電率顕微鏡法という新しい計測法が確立されてきた.そこで平成２６年度も本超高次非線形誘電率顕微鏡法という学問体系を益々発展させるために，より高感度な計測法の確立を図り，同時に新しい計測データの分析法を開発し，超高次非線形誘電率顕微鏡法を更に厚みのある学問体系として構築した．
本研究で新規に開発した，NC-SNDM法をベースにした原子双極子由来の表面電位の定量計測法（SNDP）と従来のNC-SNDM法の開発を進めて更に超高次非線形誘電率顕微鏡法を有機的に組み合わせて原子分解能SNDMの更なる分解能の向上・適応範囲の拡大を図った．
現在までHDD型強誘電体記録で２Tbit/inch2を上回る記録密度の達成や，非線形誘電率の大きな高速再生用材料についての研究が進んできているが，更にこれらを発展させ，実用に近いHDD型強誘電体記録を目指した．具体的な手順としては，先ず薄膜強誘電体の作製において，実験的に確認された表面劣化層の除去法に関して（イオンビーム照射条件等の最適化を行い）詳細に調べこの問題を解決する知見を得た．
超高次非線形誘電率顕微鏡法を駆使して，更に新しい半導体計測技術へ展開した．具体的には，SiCパワーDMOSFETを実動作させ空乏層等の制御電圧に対する変化の可視化を行った．
更に新規デバイスとして，GaNヘムトデバイスの２次元電子ガスの可視化や，高効率太陽電池の開発への寄与を目的とする太陽電池のPN接合の可視化を行った
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
①SiCパワーDMOSFETを実動作させ空乏層等の制御電圧に対する変化の可視化に世界で初めて成功した．
②SiO2/SiC界面の移動度や界面準位密度がMOSFETを作製しなくてもSNDMで評価できるという（Si面に限られるが）予想もしなかった成果を得た．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度も本超高次非線形誘電率顕微鏡法という学問体系を益々発展させるために，より高感度な計測法の確立を図り，同時に新しい計測データの分析法を開発し，超高次非線形誘電率顕微鏡法を更に厚みのある学問体系として構築する．
本研究で新規に開発した，NC-SNDM法をベースにした原子双極子由来の表面電位の定量計測法（SNDP）と従来のNC-SNDM法，並びに開発を進めている超高次非線形誘電率顕微鏡法を有機的に組み合わせて原子分解能SNDMの更なる分解能の向上・適応範囲の拡大を図る．またこの新規SNDM装置にトンネル電流及び原子間力も同時に計測するシステムを組み合わせることにより，多角的な評価も行えるようにする．これを用いてグラフェン／SiC界面やゲート酸化物／Siの界面中のダイポールモーメントの可視化を行う．
現在までHDD型強誘電体記録で高い記録密度の達成や，非線形誘電率の大きな高速再生用材料についての研究が進んできているが，更にこれらを発展させ，実用に近いHDD型強誘電体記録を目指す．具体的なテーマとしては，HDD型強誘電体強誘電体記録再生試験装置を用いた実験において，超高速再生を達成する．
超高次非線形誘電率顕微鏡法を駆使して，更に新しい半導体計測技術へ展開する．具体的には，SiO2/SiC界面を研究し高移動度な界面確立のための指針を得る．次に新規デバイスとして，GaNヘムトデバイスの２次元電子ガスの可視化や，高効率太陽電池の開発への寄与を目的とする，太陽電池のPN接合の可視化, ならびに実動作中でのキャリア分布の可視化等を，新たに開発する分析法を組み込んだ超高次非線形誘電率顕微鏡法を駆使して行う．
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[Journal Article] Charge gradient microscopy2014
Author(s)
Seungbum Hong , Sheng Tong , Woon Ik Park , Yoshiomi Hiranaga , Yasuo Cho, and Andreas Roelofs
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Journal Title
Proc. Natl. Acad. Sci. USA
Volume: 111
Pages: 6566-6569
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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