2013 Fiscal Year Annual Research Report
超薄膜ＧｅおよびＳｉＧｅの極微小領域に導入された歪場のラマン分光法による多軸解析
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24360125
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
小椋 厚志 明治大学, 理工学部, 教授 (00386418)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣沢 一郎 公益財団法人高輝度光科学研究センター, その他部局等, 研究員 (00360834)
小瀬村 大亮 明治大学, 理工学部, 助教 (00608284)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | SiGe / 異方性歪 / 液浸ラマン分光法 / フォノン変形ポテンシャル |
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| Research Abstract |
前年度までに低Ge濃度領域のSiGexにおけるフォノン変形ポテンシャル（PDPs: phonon deformation potentials）を導出した。X線回折（XRD）測定により格子定数を、XRDおよびラザフォード後方散乱（RBS）により組成を決定し、Longitudinal optical (LO)モードと本来不活性なtransverse optical (TO)モードを液浸ラマン分光法のｚ偏光成分を利用して分離して励起した。得られた各ピーク位置と格子定数、およびGe組成を用いて正確なPDPsを導出して、低Ge濃度SiGexの異方性２軸応力評価を可能にした。
本年度は、高Ge濃度領域のSiGexのPDPs導出を試みた。高Ge濃度SiGexでは、３つの振動モード（Si-Si, Si-Ge, Ge-Ge）のうち、もっとも強いGe-Geモードで解析を行った。Si-Siと異なりGe-Geの場合、ラマンスペクトル低波数側のブロードニングが顕在化して、単純なローレンツ関数ではピーク位置を抽出することは困難であった。このブロードニングを再現するためにフォノン閉じ込め効果を考慮した関数を採用した。もう一つの困難は、高Ge濃度領域では無歪SiGex（バルクSiGex）の正確なピーク位置が分からないため、歪SiGexの波数シフトが求まらないことである。そこで、新しい歪換算係数（bLO-bTO）を提案した。bLO-bTOを用いれば、バルクSiGexのピーク位置が未知のまま、SiGexの等方性２軸応力評価が可能になる。以上の検討事項等を集約して、高Ge濃度SiGexにおいて新しく提案した歪換算係数を、液浸ラマン分光法により導出した。前年度と本年度の結果を合わせ、全Ge濃度領域に渡る正確なSiGexの応力評価を可能とした。
また、X線回折において、入射角を精密制御した微小角入射X線回折法によりGe(001)基板上のSiGe膜の面内方向の格子歪の深さ分布の測定に成功した。検出深さは入射角に敏感であり、基板の反りの影響で精密な入射角制御ができない場合も多かったが、試料位置調整法の工夫で反りの影響を回避できる目途がたった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度に低Ge濃度SiGexの正確なPDPsを導出した。本年度は、高Ge濃度SiGexに焦点を当てた。低Ge濃度領域に比べ、高Ge濃度領域では前記の通り種々の困難が生じた。これらを乗り越えて全Ge濃度領域に渡るSiGexの正確な等方性２軸応力評価を達成した。一方、現段階では、高Ge濃度側における異方性２軸応力評価は達成されない
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| Strategy for Future Research Activity |
高Ge濃度SiGexのPDPsを導出して、全Ge濃度領域に渡るSiGexの異方性２軸応力評価手法を確立する。そして、研究計画に記載の通り、メサ加工SiGex試料を用いて、異方性２軸応力評価を行う。また、得られた結果を基に、SiGexに導入された複雑な歪場と電気特性の関係をついて検討する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
年度末に納品予定の大きな消耗部品があり、納期がはっきりしなかったため、念のために持ち越した。
上記消耗部品にすでに大半を使用済み。
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