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全エピタキシャル金属/絶縁体積層構造形成とデバイスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 04452202
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 電子機器工学
研究機関京都大学

研究代表者

山田 公  京都大学, 工学部, 教授 (00026048)

研究分担者 松尾 二郎  京都大学, 工学部, 助手 (40263123)
高岡 義寛  京都大学, 工学部, 助教授 (90135525)
研究期間 (年度) 1992 – 1994
研究課題ステータス 完了 (1994年度)
配分額 *注記
4,900千円 (直接経費: 4,900千円)
1994年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
1993年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1992年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
キーワードICB / エピタキシャル成長 / 真空一貫プロセス / A1 / A1_2O_3積層構造 / 量子効果デバイス / 共鳴トンネルデバイス / トンネル電流 / Al / Al_2O_3積層構造 / エピタキシー / 積層構造 / 共鳴トンネルダイオード / 超薄膜 / 低温成長 / ICB法 / 反応性ICB法 / 走査トンネル顕微鏡 / トンネルデバイス
研究概要

本研究担当者らは、これまでに格子不整が25%以上もある種々の異種材料の組み合わせでICBを用いて室温で金属薄膜等が半導体基板上にエピタキシャル成長することを明らかにしてきた。また、半導体基板上に全エピタキシャル金属/絶縁体からなる積層構造を真空一貫プロセスで構築した。さらにエピタキシャル絶縁薄膜の成長層の厚みを変化させ、電流・電圧特性を調べ、電子デバイス作成の基本的データーを求めるとともに、計算機実験による理論的考察を行い、量子効果デバイス作製の基礎的データーを得た。
平成6年度は本研究の最終年度であり、これまでに得られた異種材料の積層エピタキシャル成長を総合的に検討し、共鳴トンネルデバイスを形成した。具体的には、Si基板や形成したA1及びサファイア薄膜の表面状態をSTM観察し、表面・界面が原子レベルで平坦であることを明らかにした。また、Si(111)基板上にA1/A1_2O_3/A1構造のエピタキシャル成長を行い、その電流電圧特性を測定し、A1_2O_3層が数原子層の場合、トンネル電流が支配的であることを明らかにした。さらに、A1/A1_2O_3積層構造を用いた3重障壁共鳴トンネルダイオードについて構造設計を行い、電流電圧特性の実験結果や理論計算から量子効果デバイスとして優れた特性が期待できることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 1994 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1993 実績報告書
  • 1992 実績報告書
  • 研究成果

    (64件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (64件)

  • [文献書誌] G.H.Takaoka: "Irradiation Effects of Ar-Cluster Ion Beams on Si Surfaces" Materials Research Society Symposium Proceedings. 316. 1005-1010 (1994)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Z.Insepov: "Molecular Dynamics Simulation of the Effects of Energetic Cluster Ion Impact on Solid Surface" Materials Research Society Symposium Proceedings. 316. 999-1004 (1994)

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  • [文献書誌] K.Fukushima: "Low Temperature Epitaxial Growth of TiO_2 Rutile Films by ICB Deposition and Mechanical Properties in Helium Implanted Rutile Films" Materials Research Society Symposium Proceedings. 316. 905-910 (1994)

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  • [文献書誌] P.R.Besser: "Mechanical Behavior of Single Crystal A1(111) and Bicrystal A1(110) Films on Silicon Substrates" Materials Research Society Symposium Proceedings. 343. 659-664 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.H.Takaoka: "Ionized Cluster Beam Techniques for Film Formation" Proceeding of Advanced Materials ′93, IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 125-131 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Fukushima: "Low Temperature Growth of Epitaxial and Highly Oriented TiO_2 Rutile Films by ICB" Proceeding of Advanced Materials ′93, IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 271-274 (1994)

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  • [文献書誌] K.Akedo: "Epitaxial Growth of Metal-Insulator-Metal Structures on Si(111) Substrates" Proceedings of Advanced Materials ′93, IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 247-250 (1994)

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  • [文献書誌] N.Sakuma: "Epitaxial A1 Films Grown on Heavily Doped Si(100) Surfaces by ICB Methods for Fabricating ULSI Contacts" Proceeding of Advanced Materials ′93, IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 255-258 (1994)

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  • [文献書誌] T.Yamawaki: "STM Observations of the Initial Growth Processes of Metal Thin Film" Proceedings of Advanced Materials ′93, IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 263-266 (1994)

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  • [文献書誌] D.Takeuchi: "Characteristics of Polyimide Prepared by Ion Beam Assisted Vapor Deposition" Proceedings of Advanced Materials ′93,IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 251-254 (1994)

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  • [文献書誌] M.Ishii: "Irradiation Effects of Gas-Cluster Ar Ion Beams on Solid Surfaces" Proceedings of Advanced Materials ′93, IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 119-122 (1994)

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  • [文献書誌] 高岡義寛: "ICBによるエピタキシャルA1/A1_2O_3積層構造の形成と応用" 真空. 37. 923-928 (1994)

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  • [文献書誌] I.Yamada: "Cluster Ion Beam Processing of Materials" Abstracts of International Conference on Ion Implantation Technology ′94. (1994)

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  • [文献書誌] C.Ascheron: "Hardening and Increased Adhesion of TiO_2 Surface Layers by Nitrogen Implantation" Abstracts of International Conference on Ion Implantation Technology ′94. (1994)

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  • [文献書誌] I.Yamada: "Ionized Cluster Beam Technique : A New Process for Deposition,Sputtering and Implantation" Abstracts of 7th International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters. 96- (1994)

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  • [文献書誌] G.H.Takaoka: "Fundamental Aspects of the Ionized Cluster Beam Deposition Process" Abstracts of 7th International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters. 280- (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Yamada: "Nano-Space Laboratory and Materials Development" Extended Abstracts of 3rd Asia-Pacific Workshop on Intelligent Materials & 4th Symposium on Intelligent Materials23GE17:1995. 112-114

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  • [文献書誌] M.Ishida: "Fabrication of Resonaut Tunneling Devices Using Epitaxial A1/A1_2O_3" Extended Abstracts of 3rd Asia-Pacific Workshop on Intelligent Materials & 4th Symposium on Intelligent Materials. 118-120 (1995)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.H.Takaoka: "Irradiation Effects of Ar-Cluster ion Beams on Si Surfaces" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.316. 1005-1010 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Z.Insepov: "Molecular Dynamics Simulation of the Effects of Energetic Cluster Ion Impact on Solid Surface" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.316. 999-1004 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Fukushima: "Low Temperature Epitaxial Growth of TiO_2 Rutile Films by ICB Deposition and Mechanical Properties in Helium Implanted Rutile Films" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.316. 905-910 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] P.R.Besser: "Mechanical Behavior of Single Crystal Al (111) and Bicrystal Al (110) Films on Silicon Substrates" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.343. 659-664 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.H.Takaoka: "Ionized Cluster Beam Techniques for Film Formation" Proc.Adv.Mat. '93, IV/Laser and Ion Beam Mod.Mat.17. 125-131 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Fukushima: "Low Temperature Growth of Epitaxial and Highly Oriented TiO_2 Rutile Films by ICB" Proc.Adv.Mat. '93, IV/Laser and Ion Beam Mod.Mat.17. 271-274 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Akedo: "Epitaxial Growth of Metal-Insulator-Metal Structures on Si (111) Substrates" Proc.Adv.Mat. '93, IV/Laser and Ion Beam Mod.Mat.17. 247-250 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Sakuma: "Epitaxial Al Films Grown on Heavily Doped Si (100) Surfaces by ICB Methods for Fabricating ULSI Contacts" Proc.Adv.Mat. '93 IV/Laser and Ion Beam Mod.Mat.17. 255-258 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamawaki: "STM Observations of the Initial Growth Processes of Metal Thin Film" Proc.Adv.Mat. '93, IV/Laser and Ion Beam Mod.Mat.17. 263-266 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.Takeuchi: "Characteristics of Polyimide Prepared by Ion Beam Assisted vapor Deposition" Proc.Adv.Mat. '93, IV/Laser and Ion Beam Mod.Mat.17. 251-254 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ishii: "Irradiation Effects of Gas-Cluster Ar Ion Beams on Solid Surfaces" Proc.Adv.Mat. '93, IV/Laser and Ion Beam Mod.Mat.17. 119-122 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.H.Takaoka: "The Formation of Epitaxial Al/Al_2O_3 Multilayr Structure by ICB and Its Application" Vacuum. 37 (11). 923-928 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Yamada: ""Cluster Ion Beam Processing of Materials"" Abstracts of IIT '94. O-2. 4 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Ascheron: ""Hardening and Increased Adhesion of TiO_2 Surface Layrs by Nitrogen Implantation"" Abstracts of IIT '94. P-3. 83 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Yamada: ""Ionized Cluster Beam Technique : A New Process for Deposition, Sputtering and Implantation"" Abstracts of ISSPIC. 7. 96 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.H.Takaoka: ""Fundamental Aspects of the Ionized Cluster Beam Deposition Process"" Abstracts of ISSPIC. 7. 280 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Yamada: ""Nano-Space Laboratory and Materials Development"" Abstracts of 3rd Asia-Pacific Workshop & 4th Symp.on Intelligent Materials. 112-114 (1995)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ishida: ""Fabrication Of Resonant Tunneling Devices Using Epitaxial Al/Al_2O_3" Abstracts of 3rd Asia-Pacific Workshop & 4th Symp.on Intelligent Materials. 118-120 (1995)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Yamada: "Irradiation Effects of Ar-Cluster Ion Beams on Si Surfaces." Materials Research Society Symposium Proceedings. 316. 1005-1010 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] I.Yamada: "Molecular Dynamics Simulation of the Effects of Energetic Cluster Ion Impact on Solid Surface" Materials Research Society Symposium Proceedings. 316. 999-1004 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] I.Yamada: "Low Temperature Epitaxial Growth of Tio_2 Rutile Films by ICB Deposition and Mechanical Properties in Helium Implanted" Materials Research Society Symposium Proceedings. 316. 905-910 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] I.Yamada: "Mechanical Behavior of Single Crystal Al(111) and Bicrystal Al(110) Films on Silicon Substrates" Materials Research Society Symposium Proceedings. 343. 659-664 (1994)

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  • [文献書誌] I.Yamada: "Low Temperature Growth of Epitaxial and Highly Oriented Tio_2 Rutile Films by ICB" Proceeding of Advanced Materials 93 IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 271-274 (1994)

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  • [文献書誌] I.Yamada: "Epitaxial Growth of Metal-Insulator-Metal Structures on Si(111) Substrates" Proceeding of Advanced Materials 93 IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 247-250 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] I.Yamada: "Characteristics of Polyimide Prepared by Ion Beam Assisted Vapor Deposition" Proceeding of Advanced Materials 93 IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 251-254 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] I.Yamada: "Irradiation Effects of Gas-Cluster Ar Ion Beams on Solid Surfaces" Proceeding of Advanced Materials 93 IV/Laser and Ion Beam Modification of Materials. 17. 119-122 (1994)

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  • [文献書誌] 山田公: "ICBによるエピタキシャルAl/Al_2O_3積層構造の形成と応用" 真空. 37. 923-928 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] I.Yamada and G.H.Takaoka: "Ionized Cluster Beams:Physics and Technology" Japanese Journal of Applied Physics. 32. 2121-2141 (1993)

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      1993 実績報告書
  • [文献書誌] K.Fukushima,G.H.Takaoka and I.Yamada: "Epitaxial Growth of TiO_2 Rutile Thin Films on Sapphire Substrates by a Reactive Ionized Cluster Beam Method" Japanese Journal of Applied Physics. 32. 3561-3565 (1993)

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      1993 実績報告書
  • [文献書誌] I.Yamada,W.L.Brown,J.A.Northby and M.Sosnowski: "Surface Modification with Gas Cluster Ion Beams" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. B37. 223-226 (1993)

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      1993 実績報告書
  • [文献書誌] I.Yamada,G.H.Takaoka,M.Current,Y.Yamashita and M.Ishii: "Irradiation Effects of Gas-Cluster CO_2 Ion Beams on Si" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. B74. 341-346 (1993)

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      1993 実績報告書
  • [文献書誌] N.Hirai,M.Sato,N.Sakuma,G.H.Takaoka and I.Yamada: "Epitaxial Growth of Metal-Insulator-Metal Structures on Si(111)Substrates" Proceedings of 3rd International Union of Materials Research Society International Conference. (印刷中). (1993)

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      1993 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamawaki,G.H.Takaoka and I.Yamada: "STM Observations of the Initial Growth Processes of Metal Thin Film" Proceedings of 3rd International Union of Materials Research Society International Conference. (印刷中). (1993)

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      1993 実績報告書
  • [文献書誌] I.Yamada: "Irradiation Effects of Gas-Cluster CO_2 Ion Beams on Si" To be published in Nuclear Instruments and Methods. (1993)

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      1992 実績報告書
  • [文献書誌] J.A.Northby: "A Method and Apparatus for Surface Modification by Gas-Cluster Ion Impact" To be published in Nuclear Instruments and Methods. (1993)

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  • [文献書誌] I.Yamada: "Surface Modification and Other Advanced Ion Beam Processing Projects in Japan" Surface and Coatings Technology. 51. 514-521 (1992)

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  • [文献書誌] I.Yamada: "Novel Paths for Nucleation and Growth of Thin Films by Ionized Cluster Beam(ICB) Technigues:Atomic-Scale Observation" Materials Research Society Symposium Proceedings. 235. 597-607 (1992)

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  • [文献書誌] S.Wada: "Epitaxial Al(110) Films Grown on Heavily-Doped Si(100) by Cluster Beam Deposition" Materials Research Society Symposium Proceedings. 235. 621-626 (1992)

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      1992 実績報告書
  • [文献書誌] G.H.Takaoka: "Surface Modification of Bio-Active Ceramic(Artificial Bone) by Ion Implantation" Materials Research Society Symposium Proceedings. 252. 23-28 (1992)

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      1992 実績報告書
  • [文献書誌] I.Yamada: "Advanced Ion Beam Material Processing Projects in Japan" Materials Research Society Symposium Proceedings. 268. 261-272 (1992)

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  • [文献書誌] G.H.Takaoka: "Surface and Interface Properties of Copper Phthalocyanine Multilayer Structure Propared by ICB Method" Proceedings of the First Meeting on the Ion Engineering Society of Japan. 251-254 (1992)

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  • [文献書誌] Y.Yamashita: "Irradiation Effects of a Mass Analyzed Gas Cluster Ion Beam on Silicon Substrates" Proceedings of the First Meeting on the Ion Engineering Society of Japan. 247-250 (1992)

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  • [文献書誌] I.Yamada: "Physics and Chemistry: From Clusters to Crystals" Kluwer Academic Publishers, (1992)

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      1992 実績報告書

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公開日: 1992-04-01   更新日: 2016-04-21  

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