| 研究課題/領域番号 |
05452189
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 東洋大学 (1994-1995)
広島大学 (1993) |
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研究代表者 |
堀池 靖浩 東洋大学, 工学部, 教授 (20209274)
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| 研究分担者 |
坂上 弘之 広島大学, 工学部, 助手 (50221263)
新宮原 正三 広島大学, 工学部, 助教授 (10231367)
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| 研究期間 (年度) |
1993 – 1995
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| 研究課題ステータス |
完了 (1995年度)
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| 配分額 *注記 |
6,700千円 (直接経費: 6,700千円)
1995年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1994年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
1993年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
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| キーワード | 極微細SiドットPN接合素子 / 擬一次元量子効果 / 原子層デジタルエッチング / 自己停止反応 / イオン注入 / 結晶欠陥 / 二重ゲートMOS細線 / SOI細線 / 表面反応 / デジタルエッチング / Si細線 / 擬一次元系PN接合 / 磁気抵抗 / 擬一次元PN接合 / 極微細Siドット / 低次元伝導特性 |
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| 研究概要 |
本研究は、極微細SiドットPN接合素子の作製とその擬一次元量子効果の解明を目的に行われた。まず、極微細細線の無損傷加工に対して、原子層デジタルエッチングを確立するための基礎となるフッ素(F)と水素終端Si(111)の表面反応をFTIR-ATR/XPS結合システムによるin-situ観察で研究した。F原子の暴露初期では、終端水素と反応除去せずにSiの最表面に侵入し、極く初期では、原子状として存在し、より多い曝露でSiF結合を5配位状態で形成することが判明した。しかし、より多い曝露では、Siは自発的にエッチングされた。そこで、低反応性のF_2分子の曝露を水素終端Si(111)に行った。その結果、F_2曝露がF_2:10^5L〜10^7Lの広範囲で反応が自己停止し、表面が1原子層のSiF_1層を形成することが発見された。次に直径の10nm以下のSiドットへのpn接合形成にイオン注入を用いる際に誘起される結晶欠陥をTEMで調べた。AsとBF_2イオン注入の両方のSi柱に対して、{111}面に平行な転位が、BF_2の高ド-ズ注入では、マイクロ双晶が観察された。直径が20nmより微細なSiドットの場合は、欠陥は誘起されなかった。この原因は、アニール中に極微細Siドット柱から欠陥が表面やSi/SiO_2界面に拡散して行くためと推察される。最後に、二重ゲートMOS細線、及びSIMOX基板等を用いたSOI細線を製作した。MOS細線においては、サイドゲート電圧の変化に対して、4.2Kにてクーロンブロケッドによるコンダクタンス振動を観測した。SOI細線、MOS細線の両方において、磁気抵抗測定により線幅の大きい場合には干渉効果による負の磁気抵抗を、また十分に細い場合にはホッピング伝導による正の磁気抵抗を観測した。また直接加工SOI細線を利用して微細PN接合を形成し、室温、2.5Vにて大きな負性抵抗を観測した。
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