| 研究課題/領域番号 |
10305026
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 | 広島大学 |
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研究代表者 |
宮崎 誠一 広島大学, 工学部, 助教授 (70190759)
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| 研究分担者 |
村上 秀樹 広島大学, 工学部, 助手 (70314739)
香野 淳 福岡大学, 理学部, 講師 (30284160)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| 研究課題ステータス |
完了 (2000年度)
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| 配分額 *注記 |
36,600千円 (直接経費: 36,600千円)
2000年度: 8,600千円 (直接経費: 8,600千円)
1999年度: 11,900千円 (直接経費: 11,900千円)
1998年度: 16,100千円 (直接経費: 16,100千円)
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| キーワード | シリコン / 量子効果 / 量子ドット / 減圧CVD / 位置制御 / 走査プローブ顕微鏡 / トンネル電流 / 量子構造 / 自己組織化形成 / 原子間力顕微鏡 / 選択成長 / 表面化学結合 |
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| 研究概要 |
SiH_4ガスのLPCVDにおいて、極薄SiO_2膜表面上でのSi量子ドットの自己組織化形成を研究し、ドット形成位置制御の指針となる形成メカニズムを明らかにすると共に、具体的な位置制御手法を提案・開発した。さらに、量子ドットアレーの積層構造において、特徴的な非線型伝導およびコンダクタンスの時間変調を室温で観測した。本研究の主要な成果を以下に列挙する。
1.SiO_2膜表面に形成したSi-OH結合は、LPCVDにおいて反応活性サイトとして働くので、LPCVD直前にSi-OH結合の位置を制御すれば、Si量子ドット形成位置を制御できる。
2.クリーンルーム大気下で必然的に生じる表面汚染(有機物や吸着水)がSi初期核形成における選択性を著しく低下させる要因である。
3.高選択・高精度位置制御技術として、表面汚染を最低限度に抑えてSi-OH結合を任意箇所に形成するプロセス手法を提案し、AFMおよびSTM探針を用いた表面改質技術を応用してその有用性を実証した。
4.Si量子ドットアレーを極薄SiO_2膜に挟んだ二重障壁溝造のAFM表面形状像と電流像の同時観察から、共鳴トンネル伝導には、ドットサイズのみならず隣接ドットの帯電状態が影響することが示された。
5.Si量子ドットの帯電状態は、AFM探針をケルビンプローブモードで駆動することで、局所表面電位変化として検出できる。
6.Si量子ドット形成と表面熱酸化を繰り返すことで、Si量子ドット集積多層構造を作製し積層方向の電子伝導を評価した結果、複数のドットを介したトンネル伝導において、Random Telegraph Noise(RTN)を室温で明瞭に観測した。RTNにおける時間頻度および電流変化量のゲート電圧依存性から、このRTN現象は、隣接ドットにおける電子捕獲・放出がドット間のトンネル過程を変調する結果として解釈できる。
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