| 研究課題/領域番号 |
14350394
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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 |
金属生産工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
一色 実 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (20111247)
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| 研究分担者 |
三村 耕司 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (00091752)
王 吉豊 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (30271977)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
17,200千円 (直接経費: 17,200千円)
2004年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2002年度: 14,400千円 (直接経費: 14,400千円)
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| キーワード | β-FeSi2 / 化学気相輸送 / 分子線エピタキシー / 水素終端処理 / Si基板 / 高品位単結晶 / 超高純度鉄 / 半導体用超高純度鉄 / β-FeSi2単結晶 / 電気特性 / 成長機構 / 化学気相輸送法 / フォトルミネッセンス / β-FeSi_2単結晶 |
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| 研究概要 |
β-FeSi2は、次世代の赤外域のオプトエレクトロニクスデバイス用化合物半導体として注目されている。しかしながら、化合物半導体研究にとって欠かせない基本的情報が欠如しており、p-n接合の形成すらも困難な状況にある。基本特性の欠如は半導体用超高純度鉄が入手できないことが最も大きい原因となっており、超高純度鉄を用いた、測定に耐えられる高品位単結晶の成長と、それを用いた基本特性の評価が急務となっている。
本研究は、申請者らが開発した半導体グレードの超高純度鉄を原料として、(1)化学気相輸送(CVT)法によるバルク単結晶の成長と評価、(2)分子線エピタキシー(MBE)によるエピタキシャル膜の2次元成長の実現、および(3)成長結晶のストイキオメトリーのずれが特性に与える影響の調査を主眼として研究を進めた。
その結果として、CVT法による成長機構を明らかにし、素材純度の影響を明らかにすると共に、バルク結晶で初めてフォトルミネッセンスの発光を観測することに成功した。また、Si(111)基板に水素終端処理を施すことにより、世界に先駆けてβ-FeSi2単結晶薄膜のエピタキシャル成長を実現した。さらに、成長結晶に対し、ホール測定を行った結果、他のナローギャップ半導体で報告されている温度変化によるp型からn型への明瞭な反転が観測され、原料供給比に反転温度が依存することを明らかにした。
以上のように、高純度素材と水素終端処理を施したSi基板を用い、成長条件を検討することで、初めて半導体特性を有するβ-FeSi2薄膜単結晶の成長に成功し、不純物およびストイキオメトリーからのずれが電気特性に影響を及ぼすことを初めて明らかにすることが出来た。本研究の結果、ドーピングおよびp-n接合形成といったデバイス化の研究が可能な状況となった。
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