2021 Fiscal Year Annual Research Report
非晶質絶縁膜／ダイヤモンド単結晶界面極薄領域の超秩序構造
Publicly Offered Research
| Project Area | Progressive condensed matter physics inspired by hyper-ordered structures |
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| Project/Area Number |
21H05564
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
藤井 茉美 近畿大学, 理工学部, 准教授 (30731913)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Keywords | 超秩序構造 / 界面 / ダイヤモンド / 酸化アルミニウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二次元正孔ガス層の発現する絶縁膜／ダイヤモンド界面の秩序構造を制御することで，ダイヤモンドトランジスタの飛躍的な高移動度化が可能な界面構造を明らかにすることを目的とする。学術変革Aの研究領域のターゲットの一つである，非晶質／単結晶の界面における超秩序構造観測の成果に貢献できる内容である。界面の観測には良く制御された試料が重要と考えられ、測定手法開発との連携により界面超秩序構造の学術を新たに確立するための重要な成果が期待された。
現在、1～2nmに制御された厚さの絶縁膜上から絶縁膜/半導体積層構造試料を測定し、半導体との界面からの信号と思われる測定結果を切り分けることに成功している。また、界面構造の同定を進めており、候補となる構造が明らかになってきた。この候補構造が理論的に妥当な構造であるか、また電子素子界面でのどのような電気的振る舞いを見せるかを分子動力学計算などにより検証することが今後の課題である。
本研究ではダイヤモンド単結晶と非晶質酸化アルミニウム薄膜界面に焦点を当てているが，同様の手法を他の材料の界面超秩序作製および解析へ応用することも可能である。特に本研究で課題とした絶縁膜／半導体界面の構造は、電子素子応用時に電気特性を決定づける最も重要な心臓部ともいえる部分である。この構造を原子レベルで明らかにできることは素子の電気的特性を自在に制御できる可能性につながり、界面物理分野においてもデバイス研究開発において大きな貢献があると考える。
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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
すでに目的の一つである高分解能阻止電場型電子エネルギー分析装置（RFA）による絶縁膜/半導体界面構造の測定に成功し、構造同定により候補となる構造を提案した。二つ目の目的である電気素子の界面電気特性評価も終えている。電気特性から求めた界面欠陥状態と候補となる界面超秩序構造との関連性についても予測が立ち始めており、現在は理論的な確認の段階である。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験は順調に進捗しており、現在はデータの正確性、妥当性の確認を行っている。測定結果から得らえた、候補となる界面超秩序構造が安定に存在する構造であるか、分子動力学シミュレーションなどを用いて確認を進めている。また、該当する構造が電気的な欠陥準位密度としてどのように振る舞うかを計算により確認している。
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[Presentation] 光電子ホログラフィーによるAl2O3/Diamond界面の局所構造解析2021
Author(s)
田中晶貴, 橋本由介, 古賀峻丞, 竹内走一郎, 孫澤旭, 藤井茉美, 上沼睦典, 津野拓海, 作場宥斗, 吉井大陸, 浦岡行治, 室隆桂之, 松下智裕
Organizer
日本物理学会2021秋季大会
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