| 研究課題/領域番号 |
10740137
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| 研究種目 |
奨励研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
胡 長武 東北大, 金属材料研究所, 助手 (50281986)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 1999
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| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
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| 配分額 *注記 |
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1999年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1998年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
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| キーワード | ナノメータ粒子 / シリコン / ゲルマニウム / 微粒子 / 縞状成長 / Si / Ge系 |
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| 研究概要 |
本研究ではSi結晶上にナノメータサイズのGe粒子を形状を整えて成長させ、その構造、結合状態、電子状態並びに化学反応過程を原子レベルで観察測定することにより、ナノメータ寸法の半導体に誘起される特異な物理・化学現象の解析を試みる。これにより、現在応用を目指して創製が行われている各種半導体の薄膜、超格子、量子細線、量子ドット等の人工物質についてもナノメータ構造特有の物性と電子的機能との関係を統一的に理解する。
具体的には超高真空中でSi結晶基板にGe原子を蒸着し、粒径が数十ナノメータのGe粒子を成長させる。得られた試料を真空を破ることなく、既存の超高真空走査トンネル顕微鏡(STM)と高分解能電子エネルギー損失分光器(HRELS)を組み合わせた複合装置に移動してその場観察による構造解析、状態分析を行う。この為先ず10年度申請の蒸着装置を設計制作し、既存の複合装置に装着した。この装置を用いて摂氏700度のSi基板上に10単原子層の粒径100nmのGe粒子を成長させた。
先ずSi(100)基板上にGeを単分子層成長させた薄膜についてGeの配列状態、原子間間隔をSTMで、Ge単層膜の電子状態、Ge-Ge間、Ge-Si間の振動エネルギーをHRELSで測定し、パルクGe結晶との違いを解析した。
次に上記測定の膜厚依存性を調べ、5〜6単原子層でGeがLayer by Layer成長から島状成長に移行する過程を解析し、その基板温度依存性を調べた。この測定から島状粒子の直径が自己組織的に揃う理由とSiとGeの格子定数の不整合性との関係を明らかにした。
又島状Ge粒子の構造と形状をSTMで詳しく観察し、Layer by Layer成長膜構造と比較した。この結果をもとにして、HRELSによる電子状態、振動状態の測定結果を解析し、Ge粒子の量子閉じ込め効果、表面/界面効果を調べた。
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