低温走査トンネル顕微鏡による単一ドーパント原子の電界誘起イオン化ダイナミクス観察

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26390071
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 内藤 裕一 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (80392637)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金子 晋久 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 室長 (30371032)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 半導体表面 / ドーパント / 走査型トンネル顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

現在の情報化社会においてコンピュータをはじめとする情報通信機器の超高性能・極低省電力化は欠かせない。すでにその物理的限界が近いと言われながらも、未だこうした情報通信機器の超高性能・極低省電力化を担うのは半導体超高集積回路の基本要素デバイスであるシリコンベースの電界効果トランジスタ(Field Effect transistor: FET)である。FETの物理寸法は、そのゲート長がいまや十数nmまで縮小されており、商用FETのチャネル電流ですら、少数ドーパント原子の離散的な分布がその輸送特性に影響を及ぼしている。例えば、離散的なドーパント原子の並び方が、FETのチャネル電流特性のゆらぎの主な原因になっているという報告もある。
いっぽう、半導体表面近傍に離散的に存在する少数、あるいは単一のドーパント原子が持つ特有の電子機能を積極的に見出して活用しようとする試みは、”Solitary Dopant Electronics ”と呼ばれ、現在世界的に研究が活性化しつつある分野である。本研究の提案者は、単一のドーパント原子とその近傍の電子状態を精密に測定するためにまず昨年度は低温走査型トンネル顕微鏡の立ちあげを行うべく、その改造作業および不足部品の購入を行った。グラファイト表面を対象にテスト走査をおこなってみたところ、最初は原子分解能像が得られたが、次第に画像に周期的ノイズが重畳するようになった。スキャナーに異常があると思われる。修理は昨年度内に行うことができなかったので、今年度のなるべく早い段階で修理を行う予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

メインツールである低温走査型トンネル顕微鏡の立ちあげが未達成であるため。

Strategy for Future Research Activity

低温走査型トンネル顕微鏡の立ちあげを急ぎ、GaAs系を対象にドーパント観察を行う。

Causes of Carryover

低温走査型トンネル顕微鏡のスキャナー部の修理・改造が必要となったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

低温走査型トンネル顕微鏡のスキャナー部の修理・改造に使用