| 研究課題/領域番号 |
09450118
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
長谷川 英機 北海道大学, 工学研究科, 教授 (60001781)
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| 研究分担者 |
呉 南健 電気通信大学, 電子工学科, 助教授 (00250481)
藤倉 序章 北海道大学, 工学研究科, 助教授 (70271640)
本久 順一 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 助教授 (60212263)
橋詰 保 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 助教授 (80149898)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1998
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| 研究課題ステータス |
完了 (1998年度)
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| 配分額 *注記 |
14,200千円 (直接経費: 14,200千円)
1998年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
1997年度: 9,800千円 (直接経費: 9,800千円)
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| キーワード | 電気化学プロセス / ショットキー極限 / 金属 / 半導体界面 / フェルミ準位ピンニング / 金属微粒子 / ショットキー障壁高 / インジウムリン / パルス法 |
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| 研究概要 |
本研究は主要半導体材料について、電気化学的その場プロセスを用い、フェルミ準位のピンニング現象を除去した「ショットキー理想極限」を実現することを試みるとともに、それを電子デバイスに応用することを目的とする。得られた成果を以下にまとめる。
1) 電気化学プロセスによりInP,GaAs,GaN系半導体上に形成したショットキー接合の障壁高は、金属の仕事関数に強く依存する事を見いだした。特に、Pt/n-InP,Pt/n-GaAsショットキーダイオードにおいて、それぞれショットキー理想極限をほぼ実現する0.86eV,0.92eV以上の障壁高が再現性良く得られた。
2) XPS/AES,C-V,I-V,ラマン散乱測定により、電気化学プロセスによる金属-半導体界面には、酸化物や歪みは存在せず、また界面近傍にプロセス損傷による深い準位は存在しないことを明らかにした。
3) 詳細なAFM測定により、界面形成は、粒径数nmの超微粒子を核とし、その粒径の増大と飽和(50nm)、粒子数の増大を伴って生じることを明らかにした。また、Pt/n-InPショットキー接合に関して、微粒子の粒径分布が均一でしかも粒径のより小さな微粒子構造を有するショットキー接合が、より大きな障壁高を持つという相関があることを明らかにした。さらに、導電性プローブを有するAFMを用いたI-V測定により、単一のPtドットにおいても、大きな障壁高が実現されていることを確認した。
4) 以上の結果は、電気化学プロセスにおいては、金属電極形成初期に金属が微粒子状に析出することで、ストレスの無い金属-半導体界面が形成され、しかも界面近傍にはプロセス損傷が存在しないため、界面におけるフェルミ準位のピンニングが緩和し、金属の仕事関数に強く依存した障壁高が実現されたものと解釈される。
5) 電気化学プロセスを電子線リソグラフィーと組み合わせ、高周波トランジスタに必須のサブミクロン寸法のマッシュルーム型ゲート電極の形成、および、インプレーン型およびラップゲート型のショットキーゲートを有する量子デバイス・単電子デバイスの形成に成功した。
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