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表面再構成制御成長法を用いたSi基板上へのInSb系CMOSの作製

Research Project

Project/Area Number 18H01496
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

森 雅之  富山大学, 学術研究部工学系, 准教授 (90303213)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2018: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
KeywordsInSb / MOSFETs / GaSb / マニピュレータ / ナノスフィアリソグラフィー / MOSFET / 表面再構成制御成長法 / MBE / ALD / Surface reconstruction / Heteroepitaxy / Al2O3 / GaSb単分子層 / 積層順 / pMOSFET / ゲート絶縁膜 / 低成長レート / 双晶 / 界面準位 / ヘテロエピタキシャル / CMOS
Outline of Annual Research Achievements

InSb-nMOSFETの特性改善のため、昨年に引き続き、InSb/Al2O3界面に数原子層程度の薄いGaSb層を挿入し、界面準位をInSbチャネル層から離した構造のデバイスを作製した。GaSb層の厚さや成長温度を変更した試料を作製したが、大幅な特性改善は見られなかった。これは、GaSb層の層厚が十分でないため、連続膜になっておらず、界面準位の影響が少なからず残っているものと考えられる。
GaSb-pMOSFETの作製にも取り組んだ。表面再構成制御成長法を用いて成長させたGaSb層は、面内回転はしないものの、12.2%もの格子不整合にもかかわらず、単結晶成長する。この高品質GaSb層を用いたpMOSFETを作製し、FET動作を確認した。しかし、特性にばらつきがあり、また、同一のプロセスを用いて作製したデバイスであっても、動作しない物もあり、GaSb層の特性のばらつきが大きく影響しているものと考えられる。そこで、試料サイズを大面積化し、1つの(特性にばらつきのない)基板から切り出した、試料を用いて異なる条件のプロセスを行えるように蒸着装置のマニピュレータ部の改造を行った。ところが、現時点で新しいマニピュレータではこれまでと同様の特性を示す薄膜が得られておらず、研究が停滞した。
立体構造を持ったInSb系MOSFETの作製を念頭に、InSbナノワイヤーの成長に取り組んだ。希望の位置にナノワイヤーを成長させるため、金触媒のパターニング法としてナノスフィアリソグラフィーを用いた。これは、φ200nmのナノスフィアを最密構造に配列し、金蒸着した後ナノスフィアを剥離することで、金がパターニングされるものである。Si基板上にナノスフィアを配置し、金蒸着することでパターニングに成功したが、InSbナノワイヤーはほとんど形成されず、今後、堆積条件の最適化が必要である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(17 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] An investigation of the crystalline nature for GaSb films on Si(111) at varied growthtemperature and growth rate2019

    • Author(s)
      A. A. Md. Monzur-Ul-Akhir, Masayuki Mori, Koihci Maezawa
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 58

    • NAID

      210000156699

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of flux ratio on GaSb films grown at a low temperature on Si(111)2019

    • Author(s)
      A. A. Md. Monzur-Ul-Akhir, Masayuki Mori, Koihci Maezawa
    • Journal Title

      Proceedings of ICIEV-&-ICIVPR 2019

      Volume: 1 Pages: 312-317

    • DOI

      10.1109/iciev.2019.8858576

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Influence of Areal Ratio of InSb and GaSb bi-layers on Growth of InGaSb Thin Films on Si(111) Substrate2021

    • Author(s)
      Masayuki MORI, Jotaro INOUE, Koichi MAEZAWA
    • Organizer
      The Eighth International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies (EM-NANO2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 表面再構成制御成長法を用いたSi(111)基板上へのIn0.2Ga0.8Sbエピタキシャル成長に関する研究2020

    • Author(s)
      井上丈太朗、森雅之、前澤 宏一
    • Organizer
      令和2年度(2020年)応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Si(111) 基板上へのGaSb薄膜成長における基板温度依存性2020

    • Author(s)
      白山綾輔、森雅之、前澤宏一
    • Organizer
      令和2年度(2020年)応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] InSb/Si(111)上へのGaSb薄膜成長における基板温度と膜厚の依存性2020

    • Author(s)
      橋本拓磨、森雅之、前澤宏一
    • Organizer
      令和2年度(2020年)応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of flux ratio on GaSb films grown at a low temperature on Si(111)2019

    • Author(s)
      A.A. Md. Monzur-Ul-Akhir, Masayuki Mori, and Koichi Maezawa
    • Organizer
      8th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of Flux Ratio on GaSb Films Grown at Low Temperature on Si(111)2018

    • Author(s)
      A. A. M. Monzur-Ul-Akhir, M. Mori and K. Maezawa
    • Organizer
      14th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-14)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of Growth Rate and Temperature on GaSb Films on Si(111) Substrate2018

    • Author(s)
      A. A. M. Monzur-Ul-Akhir, M. Mori and K. Maezawa
    • Organizer
      14th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-14)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 表面再構成制御法を用いたSi(111)基板上へのIn0.2Ga0.8Sbエピタキシャル成長2018

    • Author(s)
      五十嵐廉、森雅之、前澤宏一
    • Organizer
      2018年第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] A Study of Flux Ratio Effeting GaSb Growth at Low Temperature2018

    • Author(s)
      A. A. M. Monzur-Ul-Akhir, M. Mori and K. Maezawa
    • Organizer
      平成30年度応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] A Study of Growth Rate and Temperature Effecting GaSb Growth2018

    • Author(s)
      A. A. M. Monzur-Ul-Akhir, M. Mori and K. Maezawa
    • Organizer
      平成30年度応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Growth of high quality InSb channel layer with InxGa1-xSb heteroepitaxial film on Si2018

    • Author(s)
      A.A. Mohammad Monzur-Ul-Akhir、森 雅之、前澤宏一
    • Organizer
      電子情報通信学会、 電子デバイス研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] GaSb/Si(111)基板上へのInSbのエピタキシャル薄膜の作製と評価2018

    • Author(s)
      長橋栄臣、森雅之、前澤宏一
    • Organizer
      第4回有機・無機エレクトロニクスシンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] トップページ

    • URL

      http://www3.u-toyama.ac.jp/nano/

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 極微電子工学講座

    • URL

      http://enghp.eng.u-toyama.ac.jp/labs/ee08/

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 講座の活動 平成30年(2018)

    • URL

      http://www3.u-toyama.ac.jp/nano/study/katsu30.html

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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