2014 Fiscal Year Annual Research Report
異方性ひずみ導入によるシリサイド半導体のバンド構造制御
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26289093
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
寺井 慶和 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (90360049)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | シリサイド半導体 / 半導体物性 / 光物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者は世界に先駆けて、シリコン光エレクトロニクス材料であるβ-FeSi2半導体のバンド構造をひずみにより変化させることに成功してきた。その研究成果を更に発展させ、本研究ではβ-FeSi2/SiGeヘテロ界面で発生するひずみを異方的にβ-FeSi2層へ導入することで、間接遷移型から直接遷移型半導体へのバンド構造変化を誘起し、β-FeSi2の発光・受光特性の向上について検証する。
H26年度は研究計画に基づき下記２つの研究を実施し実績を得た。
【計画１】β-FeSi2(110)/SiGe(111)エピタキシャル成長の実現。
分子線エピタキシー法により、ひずみ緩和SiGe(111)上のβ-FeSi2エピタキシャル成長にはじめて成功した。また、SiGeの濃度を変化させ、Ge濃度が0-20%のSiGe上に成長することを確認した。よって、当初の目標であるGe濃度10%のβ-FeSi2/SiGeヘテロ界面を達成した。
【計画２】Ge濃度に依存した異方性ひずみ導入量の評価。
ラマン分光法を用いてSiGe上に作成したβ-FeSi2中のひずみを評価した。その結果、異方性ひずみ量の導入が不十分であることが判明した。これは、ヘテロ界面におけるβ-FeSi2の成長方位に不均一性が残留しているためと解釈される。今後、この不均一性を減少させることで、異方性ひずみ導入量を増加させていく。
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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
H26年度の研究計画は予定通り実施され、おおむね期待通りの研究成果が得られた。異方性ひずみの導入量が不十分である問題が判明したため、今後、この問題を解決することで期待される成果が得られると考えられる。
また、H26年度にはひずみの評価技術を構築するため、ラマン分光法によるβ-FeSi2ラマンモードの同定を行った。その結果、偏光ラマン解析によりラマンピークの同定に成功した。本成果を用いることにより、より詳細な異方性ひずみの解析が行えるようになった。
H27年度に実施する予定の研究計画については、すでに実施する研究環境が整っており、予定通り実施している。
以上から、本研究はおおむね順調に進展いていると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
H27年度以降は当初の研究計画通り進めていく。
課題１である「SiGe(111)上へのβ-FeSi2エピタキシャル成長の実現」はH26年度に達成さえれた。今後はこの成果を発展させ、下記の課題を解決していく。
【課題２】Ge濃度に依存した異方性ひずみ導入量の評価。
【課題３】異方性ひずみ導入に伴うバンド構造変化の実証と、直接遷移化の検証。
異方性ひずみの評価方法はH26年度に構築することに成功している。また、バンド構造変化の検証に用いている変調分光測定装置も構築済みである。よって、現在問題となっているβ-FeSi2の成長方位の不均一性を解決するため、さらにエピタキシャル条件の最適化を行って試料を作製し、その評価により目的の検証を遂行していく。
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| Causes of Carryover |
H26年度の主要な購入物品として予定していたSi用電子ビーム銃を譲り受けたため，購入する必要がなくなった．また，消耗品の在庫があったため，その分購入する量が少なくすんだため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度は主に実験に必要な消耗品の購入に，予算の大半を使用する予定である．
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