| 研究課題/領域番号 |
13555086
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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 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
宇佐美 徳隆 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20262107)
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| 研究分担者 |
黄 晋二 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50323663)
中川 清和 山梨大学, クリスタル科学研究センター, 教授 (40324181)
中嶋 一雄 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80311554)
宇治原 徹 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60312641)
佐崎 元 東北大学, 金属材料研究所, 講師 (60261509)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
13,300千円 (直接経費: 13,300千円)
2002年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2001年度: 10,500千円 (直接経費: 10,500千円)
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| キーワード | シリコンゲルマニウム / 分子線エピタキシー法 / 溶質元素補給ゾーン成長法 / 歪み制御薄膜 / 変調ドーピング構造 / 二次元正孔ガス |
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| 研究概要 |
本研究は、組成均一性の極めて優れた良質なSiGeバルク単結晶を成長し基板化し、分子線エピタキシー法によるSiGe基板上へのエピタキシャル成長により、優れた電子物性を有する歪み制御Si系ヘテロ構造を実現することを目的としている。
まずSiGeバルク結晶の成長に利用している固液界面の位置・温度の「その場観察」が可能な結晶成長装置において、固液界面の位置を自動認識し、常に固液界面位置(すなわち固液界面温度)を一定に保つように結晶の引き下げ速度をフィードバック制御するシステムの開発に取り組んだ。界面位置の自動認識は、CCDにより取り込んだ画像を、二値化、微分などの処理を施すことにより実現し、最適な引き下げ速度の決定に利用した。新たに開発したシステムを、実際にSiGeバルク結晶作製に適用することにより、組成均一性に優れたSiGeバルク結晶を実現することに成功した。更に、SiGeバルク結晶の良質化のために、バルク結晶成長時において、成長界面近傍の温度勾配を系統的に変化させて結晶成長を行った。その結果、温度勾配の増加とともに、X線ロッキングカーブの半値幅が減少し、回折強度が増加することが明らかになった。これは、急峻な温度勾配を用いることにより多結晶化の原因の一つである組成的過冷却を抑制できたことに起因すると思われる。また、種結晶の方位を変化させて結晶成長を行ったところ、結晶性が種結晶の方位に大きく依存することが明らかとなった。
得られた結晶を基板状に加工し、分子線エピタキシー法により、歪みGe薄膜をチャンネルとするようなp型変調ドーピング構造の作製を行った。ホール測定によりキャリア移動度を測定したところ、優れた電子物性の発現に対しては、薄膜構造の設計を再検討する必要が明らかになった。しかしながら、X線回折の結果から、薄膜中の歪み量は、基板の格子定数によって制御されていることは確認できた。
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