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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Development of detection and characterization techniques of single traps and innovative progress of trap physics

Research Project

Project/Area Number 26289105
Research InstitutionShimane University

Principal Investigator

土屋 敏章  島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (20304248)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小野 行徳  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80374073)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords電子デバイス・電子機器 / マイクロ・ナノデバイス / 表面・界面物性
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,トラップを“密度”で表す従来のマクロ的な扱いから脱却し,ナノ構造界面における個々のトラップの分離検出技術,および,個々のトラップの物性評価技術を確立し,従来のマクロ的見地を基盤としたトラップ物理に新たな視点を加えて新展開を計ることである.この目的達成のため,トラップとしてはMOS界面トラップ,評価技術としてはチャージポンピング(CP)法を用いる.

今年度は以下の研究成果を得た.
1.トラップ間クーロン相互作用がトラップ間距離50nm程度以下になると顕在化することを実験的に明らかにした.
2.CP電流が,①1トラップ当たりドナー型とアクセプタ型の2つのエネルギー準位に関与していること,②トラップのエネルギー準位位置に依存した0~1の値をもつ因子,および,③トラップ間相互作用に依存した因子,を考慮した新たなCP理論を構築し,従来CP理論に基づくCP電流式を本質的に改良した.
3.前年度,単一界面トラップのエネルギー密度分布(DOS)がPb0センターのエネルギー密度分布と酷似していることを明らかにしたが,このことは,界面トラップのエネルギー密度分布がU字型であるとの従来の定説に疑問を投げかけている.そこで,ホットキャリア・ストレス(HCS)前後における界面トラップのDOSの変化をCP法で評価した(測定温度範囲: 200~393 K).その結果,初期状態でも“U字型”分布ではなく,二つのピークを有するPb0センター準位が支配的であり,HCS後はPb0センターがさらに発生してこの傾向がより顕著になることを明らかにした.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (16 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Time-domain charge pumping on silicon-on-insulator metal-oxide-semiconductor devices2017

    • Author(s)
      T. Watanabe, M. Hori1, T. Tsuchiya, A. Fujiwara, and Y. Ono
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 56(1) Pages: 011303_1-5

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.011303

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Distribution of the energy levels of individual interface traps and a fundamental refinement in charge pumping theory2017

    • Author(s)
      T. Tsuchiya and P. M. Lenahan
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 56(3) Pages: 031301_1-6

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.031301

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] チャージポンピング法による単一界面トラップ(欠陥)の検出と評価2016

    • Author(s)
      土屋敏章
    • Journal Title

      応用物理

      Volume: 85(5) Pages: 422-426

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Characterization of Interface Defects by the Charge Pumping Technique,2016

    • Author(s)
      Toshiaki Tsuchiya
    • Journal Title

      ECS Transactions

      Volume: 74(4) Pages: 29-37

    • DOI

      10.1149/07504.0029ecst

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Improvement of charge-pumping electrically detected magnetic resonance and its application to silicon metal-oxide-semiconductor field-effect transistor2016

    • Author(s)
      M. Hori1, T. Tsuchiya, and Y. Ono
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 10 Pages: 015701_1-4

    • DOI

      10.7567/APEX.10.015701

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 原子スケール信頼性に関わるMOS界面近傍の単一欠陥評価2017

    • Author(s)
      土屋敏章
    • Organizer
      薄膜材料デバイス研究会山陰特別研究会
    • Place of Presentation
      青嵐荘,奥出雲
    • Year and Date
      2017-03-21 – 2017-03-21
  • [Presentation] Silicon-on-insulator MOSデバイスにおける実時間チャージポンピングの応用2017

    • Author(s)
      渡辺時暢,堀 匡寛,土屋敏章,藤原 聡,小野行徳
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜,横浜
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [Presentation] チャージポンピング法による単一MOS界面トラップの個別検出と解析-原子スケールの視点で新たなトラップ物理を目指して-2016

    • Author(s)
      土屋敏章
    • Organizer
      電子情報通信学会シリコン材料・デバイス研究会,応用物理学会シリコンテクノロジ分科会共催
    • Place of Presentation
      機械振興会館,東京
    • Year and Date
      2016-11-10 – 2016-11-11
    • Invited
  • [Presentation] チャージポンピング(CP)法によるMOS界面欠陥評価:CP法の原理的改善と単一欠陥評価への進展2016

    • Author(s)
      土屋敏章
    • Organizer
      第13回薄膜材料デバイス研究会
    • Place of Presentation
      龍谷大学響都ホール校友会館,京都
    • Year and Date
      2016-10-21 – 2016-10-22
    • Invited
  • [Presentation] Characterization of Interface Defects by the Charge Pumping Technique2016

    • Author(s)
      Toshiaki Tsuchiya
    • Organizer
      The 14th Symp. on High Purity and High Mobility Semiconductors, PRiME 2016/The 230th ECS Meeting
    • Place of Presentation
      Honolulu, USA
    • Year and Date
      2016-10-02 – 2016-10-07
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Charge Pumping Current from Single Si/SiO2 Interface Traps: Direct Observation of Pb Centers and Fundamental Trap-Counting by the Charge Pumping Method2016

    • Author(s)
      土屋敏章,小野行徳
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ,新潟
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
    • Invited
  • [Presentation] 単一界面トラップの準位密度分布:”U字型“分布は定説か?”2016

    • Author(s)
      土屋敏章,P. M. レナハン
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ,新潟
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 高感度チャージポンピングEDMR法の開発2016

    • Author(s)
      堀 匡寛,成松諒一,土屋敏章,小野行徳
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ,新潟
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] MOS界面トラップのエネルギー分布形状に及ぼす使用パラメータ値の影響2016

    • Author(s)
      田代晃之,土屋敏章
    • Organizer
      応用物理学会中国四国支部2016年度学術講演会
    • Place of Presentation
      岡山大学津島キャンパス,岡山
    • Year and Date
      2016-07-31 – 2016-07-31
  • [Presentation] Detection and Characterization of Single MOS Interface Traps by the Charge Pumping Method2016

    • Author(s)
      Toshiaki Tsuchiya
    • Organizer
      International Meeting for Future of Electron Devices
    • Place of Presentation
      Ryukoku University Avanti Kyoto Hall, Kyoto
    • Year and Date
      2016-06-23 – 2016-06-24
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 機能システム化デバイス研究室(土屋敏章)

    • URL

      http://www.ecs.shimane-u.ac.jp/~tsuchiya/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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