2013 Fiscal Year Annual Research Report
ダイヤモンド表面の超高濃度キャリア生成機構の統一的解明と次世代デバイスへの展開
| Project/Area Number |
24360124
|
|---|
| Research Institution | Saga University |
|---|
Principal Investigator |
嘉数 誠 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50393731)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白石 賢二 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20334039)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 電気・電子材料 / 半導体 / ダイヤモンド / 酸化物 / 窒化物 |
|---|
| Research Abstract |
①水素終端ダイヤ表面の高濃度正孔キャリア生成機構の解明
(a)シンクロトロン放射光を用いたXPS/UPS/XANES測定を行い、ダイヤモンドMOSFETのMOS界面、すなわちAl2O3／水素終端ダイヤモンド界面のバンド不連続値を測定した。その結果、ヘテロ接合は階段型のタイプIIになっていることを明らかにし、伝導帯と価電子帯のエネルギー不連続値を決定した。またAl2O3／水素終端ダイヤモンド界面には、正孔を生成したアクセプタと思われる、酸化膜の酸素とは異なる酸素準位が観測された。(b)つぎにダイヤモンドMOSFETの容量電圧測定を行った。測定より得られたC-V曲線を、自己無撞着Poisson方程式で解析し、ベストフィットさせることにより、界面準位密度を決定した。ゲート電圧の変化に対するバンドダイヤグラムを明らかにし、酸化膜・水素終端ダイヤモンド界面の正孔の蓄積と空乏の状態を明らかにした。
②分子吸着・水素終端ダイヤ表面への絶縁層堆積による正孔伝導層の熱的安定化
水素終端ダイヤモンド表面に堆積する酸化膜堆積用の原子層堆積装置(ALD)を設計し、ガス供給系の作製を完了した。APL1件、APEX1件に掲載され、著書（分担執筆）1件、学会誌執筆1件、国内の招待講演2件、国内学会の一般講演14件、学生の受賞1件の成果を上げた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
シンクロトロン光を用いたXPS/UPS/XANES測定など、予定外の成果を上げ、全体的に、計画以上に進捗しているといえる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度は、正孔生成機構の更なる解明、原子層堆積（ALD）装置の完成、最終目標であるダイヤモンドMOSFETの作製を目標とする。
① 水素終端ダイヤモンド表面の高濃度正孔キャリア生成機構の発展(a)ガス吸着可能な電気伝導度測定装置の構築と測定。NO2,O3等の供給しながら、その場で電気伝導測定可能な装置作製を継続し、NO2以外のO3、SO2,NO等の吸着の場合を測定し、我々の電荷移動モデルを検証する。(b) 正孔生成機構の理論の構築。第一原理計算を行い、正孔生成を説明する。具体的には、各面方位、各吸着分子に対する準位とダイヤ表面・界面の波動関数を計算し、実験結果と定量的に対応させ、理論の妥当性を検討する。半導体や分子系に適応する統一理論へ発展させる。
② 酸化物堆積による正孔伝導層の熱的安定化と構造の解明。原子層堆積(ALD)装置に制御系を付加し完成させる。熱的安定化した超高濃度正孔伝導層を有するAl2O3／水素終端ダイヤ界面の構造をシンクロトロン放射光を用いたX線回折や光電子分光測定によって明らかにする。
③ 窒化物・酸化物堆積による正孔伝導層の電気的評価。ダイヤMOS構造の容量測定の周波数依存、温度依存を測定することで、キャリアドーピング機構、二次元ホールの伝導機構を明らかにする。
④上記の知見を元にしたダイヤモンドMOSFETの作製。①～③の成果を元に、熱安定なダイヤモンドMOSFETを作製、完成させる。
|
