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サブ原子層カーボンの媒介による緩和Ge薄膜と量子ドットの選択的形成とデバイス応用

研究課題

研究課題/領域番号 15H03554
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 結晶工学
研究機関東北大学

研究代表者

鷲尾 勝由  東北大学, 工学研究科, 教授 (20417017)

研究分担者 櫻庭 政夫  東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (30271993)
川島 知之  東北大学, 工学研究科, 講師 (40708450)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2016年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2015年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワードゲルマニウム / カーボン / 量子ドット / 自己組織化 / 結晶成長 / 機能融合 / 電子デバイス / 光素子
研究成果の概要

機能融合デバイスの創生を目指し、サブ原子層カーボン(C)を媒介とした、Si基板上のGe量子ドットの形成技術を検討した。C-Si反応によるSi表面再構成とCを媒介した固相成長を用い、プロセスパラメータを最適化することによってGe量子ドットを形成できることを確認した。また、2つの手法における成長モードと形成メカニズムを解明した。さらに、Ge量子ドットの積層構造の形成を検討し、歪補償スペーサ層の導入によりドット径と密度を維持できることを確認した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (41件) (うち国際学会 19件)

  • [雑誌論文] Control of growth modes by carbon mediation in formation of Ge quantum dots on Si(100)2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Nanotechnol.

      巻: 16 号: 4 ページ: 595-599

    • DOI

      10.1109/tnano.2017.2679721

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation and Strain Analysis of Stacked Ge Quantum Dots With Strain-Compensating Si1-xCx Spacer2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi (c)

      巻: 14 号: 12 ページ: 1700197-1700197

    • DOI

      10.1002/pssc.201700197

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Ge growth rate and temperature on C-mediated Ge dot formation on Si (100) substrate2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Satoh, Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 621 ページ: 42-46

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2016.11.032

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-temperature formation of self-assembled Ge quantum dots on Si(100) under high carbon mediation via solid-phase epitaxy2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, K. Takeshima, T. Kawashima, K. Washio
    • 雑誌名

      Materials Science in Semiconductor Processing

      巻: 印刷中 ページ: 167-172

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2016.09.011

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of carbon coverage on Ge quantum dots formation on Si(100) using C-Si reaction and transition of Ge growth mode2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuta, Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 雑誌名

      Materials Science in Semiconductor Processing

      巻: 印刷中 ページ: 173-177

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2016.11.004

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Influence of crystallinity of as-deposited Ge film on formation of quantum dot in carbon-mediated solid-phase epitaxy2017

    • 著者名/発表者名
      K. Takeshima, Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 雑誌名

      Materials Science in Semiconductor Processing

      巻: 印刷中 ページ: 178-182

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2016.11.025

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ge dots formation using Si(100)-c(4×4) surface reconstruction2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Satoh, Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth

      巻: 438 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2015.12.025

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization of Si-C reaction temperature and Ge thickness in C-mediated Ge dot formation2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Satoh, Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 602 ページ: 29-31

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2015.08.033

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Formation of Ge dot or film in Ge/Si heterostructure by using sub-monolayer carbon deposition on top and in-situ post annealing2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, S. Hatakeyama, T. Kawashima, K. Washio
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 602 ページ: 32-35

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2015.07.025

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Self-Assemble Formation of Ge Dots on Si(100) via C/Ge/C/Si Structure2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 69 号: 10 ページ: 69-73

    • DOI

      10.1149/06910.0069ecst

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Formation of multi-stacked Ge quantum dots structure via carbon-mediated solid-phase epitaxy2018

    • 著者名/発表者名
      K. Takeshima, Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      11th International Workshop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 固相成長によるC媒介Ge量子ドットの積層構造の検討2018

    • 著者名/発表者名
      井上 友貴、武島 開斗、伊藤 友樹、川島 知之、鷲尾 勝由
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 原子ステップc 面サファイア基板上のゲルマネン形成2018

    • 著者名/発表者名
      安田 康佑、川島 知之、鷲尾 勝由
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Alignment Control of Self-Ordered Three Dimensional SiGe Nanodots2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto, Y. Itoh, P. Zaumseil, M. A. Schubert, G. Capellini, K. Washio, B. Tillack
    • 学会等名
      9th International SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Strain Distribution Analysis of Self-Ordered SiGe Nanodot Structures by Nano Beam Diffraction2018

    • 著者名/発表者名
      M. A. Schubert, Y. Yamamoto, Y. Itoh, P. Zaumseil, G. Capellini, K. Washio, B. Tillack
    • 学会等名
      9th International SiGe Technology and Device Meeting (ISTDM 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-Ordered Ge Nanodot Fabrication by Reduced Pressure Chemical Vapor Deposition2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto, Y. Itoh, P. Zaumseil, M. A. Schubert, G. Capellini, K. Washio, B. Tillack
    • 学会等名
      Americans International Meeting on Electrochemistry and Solid State Science (AiMES) 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Strain-compensated formation of multi-stacked Ge quantum dots utilizing Si1-xCx spacer2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      European Materials Research Society 2017 Spring Meeting
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 年月日
      2017-05-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Si1-xCx歪補償中間層上のカーボン媒介によるGe量子ドットの自己組織的成長2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤友樹, 川島知之, 鷲尾勝由
    • 学会等名
      第64回 応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜市
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Siスペーサ層上の固相成長によるカーボン媒介Ge量子ドットの形成2017

    • 著者名/発表者名
      武島開斗, 伊藤友樹, 川島知之, 鷲尾勝由
    • 学会等名
      第64回 応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜市
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Ge量子ドットとSiキャップ層の形状と歪へのカーボン被覆の影響2017

    • 著者名/発表者名
      有田誠, 伊藤友樹, 川島知之, 鷲尾勝由
    • 学会等名
      第64回 応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜市
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Influence of carbon binding states at Ge/Si(100) interface on Ge quantum dot formation via carbon mediation2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuta, Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      10th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
    • 発表場所
      Tohoku Univ., Sendai
    • 年月日
      2017-02-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Carbon-mediated Ge quantum dot formation via c(4x4) surface reconstruction and solid-phase epitaxy2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      10th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
    • 発表場所
      Tohoku Univ., Sendai
    • 年月日
      2017-02-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Strain-compensated formation of multi-stacked Ge quantum dots utilizing Si1-xCx spacer2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      European Material Research Society (E-MRS) 2017 Spring Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ge量子ドット積層における中間層の歪補償効果に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      有田 誠、伊藤 友樹、川島 知之、鷲尾 勝由
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Formation of Multi-Stacked Ge Quantum Dot by Using Strain-Compensating Si1-xCx Spacer and Carbon Mediation2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, M Arita, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボン媒介Ge量子ドットの自己組織化形成法 ―表面再構成と固相成長―2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤 友樹、川島 知之、鷲尾 勝由
    • 学会等名
      第72回応用物理学会東北支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Formation of multi-stacked Ge quantum dot utilizing carbon-mediated template and its photoluminescence property2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2016)
    • 発表場所
      ANA Crowne Plaza, Kyoto
    • 年月日
      2016-11-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] C-Si 反応を利用したGe 量子ドットの積層構造の発光特性2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤友樹, 川島知之, 鷲尾勝由
    • 学会等名
      第77回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 余剰カーボンのC-Si反応Ge量子ドット形成への影響2016

    • 著者名/発表者名
      安田康佑, 伊藤友樹, 川島知之, 鷲尾勝由
    • 学会等名
      第77回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 堆積中カーボン媒介によるGe量子ドットの低温形成2016

    • 著者名/発表者名
      武島開斗, 伊藤友樹, 川島知之, 鷲尾勝由
    • 学会等名
      第77回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Control of VW and SK Growth Modes in Ge Quantum Dot Formation on Si(100) Via Carbon Mediation2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      IEEE 16th International Conference on Nanotechnology (IEEE NANO 2016)
    • 発表場所
      Sendai International Center, Sendai
    • 年月日
      2016-08-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transition of Ge Quantum Dot Growth Mode by Using C-Mediated Si(100) Surface Management2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuta, Y. Satoh, Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      7th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces (ISCSI-VII) and International SiGe Technology and Device Meeting 2016 (ISTDM2016)
    • 発表場所
      Nagoya Univ., Nagoya
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Crystallinity of As-Deposited Ge Film on Quantum Dot Formation in Carbon-Mediated Solid-Phase Epitaxy2016

    • 著者名/発表者名
      K. Takeshima, Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      7th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces (ISCSI-VII) and International SiGe Technology and Device Meeting 2016 (ISTDM2016)
    • 発表場所
      Nagoya Univ., Nagoya
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-Temperature Formation of Ge Quantum Dots on Si(100) via Solid-Phase Epitaxy Using Carbon mediation2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, K. Takeshima, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      7th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces (ISCSI-VII) and International SiGe Technology and Device Meeting 2016 (ISTDM2016)
    • 発表場所
      Nagoya Univ., Nagoya
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-Temperature Formation of Ge Quantum Dots on Si(100) via Solid-Phase Epitaxy Using Carbon mediation2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, K. Takeshima, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      8th International SiGe Technology and Device Meeting
    • 発表場所
      Nagoya Univ., Nagoya
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of crystallinity of as-deposited Ge film on quantum dot formation in carbon-mediated solid-phase epitaxy2016

    • 著者名/発表者名
      K. Takeshima, Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      8th International SiGe Technology and Device Meeting
    • 発表場所
      Nagoya Univ., Nagoya
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transition of Ge quantum dot growth mode by using C-mediated Si(100) surface management2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuta, Y. Satoh, Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      8th International SiGe Technology and Device Meeting
    • 発表場所
      Nagoya Univ., Nagoya
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 原子ステップc面サファイア基板上Ge(111)薄膜成長の検討2016

    • 著者名/発表者名
      河口大和, 伊藤友樹, 川島知之, 鷲尾勝由
    • 学会等名
      第63回 応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学、東京
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] C-Si反応を利用したGe量子ドット形成におけるC堆積量の最適化2016

    • 著者名/発表者名
      安田康佑, 佐藤佑紀, 伊藤友樹, 川島知之, 鷲尾勝由
    • 学会等名
      第63回 応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学、東京
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Si(100)基板上C媒介Ge量子ドットの低温固相成長2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤友樹, 武島開斗, 川島知之, 鷲尾勝由
    • 学会等名
      第63回 応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学、東京
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 固相成長によるC媒介Ge量子ドット形成へのGe堆積温度の効果2016

    • 著者名/発表者名
      武島開斗, 伊藤友樹, 川島知之, 鷲尾勝由
    • 学会等名
      第63回 応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学、東京
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of carbon mediation in Ge quantum dot formation on Si(100) substrate2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, Y. Satoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      9th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
    • 発表場所
      Tohoku Univ., Sendai
    • 年月日
      2016-01-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] C-mediated Ge quantum dot growth on Si (100) substrate2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Satoh, Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      9th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
    • 発表場所
      Tohoku Univ., Sendai
    • 年月日
      2016-01-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボン媒介によるSi基板上のGe量子ドット成長界面の検討2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤友樹, 佐藤佑紀, 川島知之, 鷲尾勝由
    • 学会等名
      第70回 応用物理学会東北支部学術講演会
    • 発表場所
      ホテルアップルランド、平川市
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Si-C結合を利用したGeドットの形成に関する検討2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤佑紀, 伊藤友樹, 川島知之, 鷲尾勝由
    • 学会等名
      第70回 応用物理学会東北支部学術講演会
    • 発表場所
      ホテルアップルランド、平川市
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Self-assemble formation of Ge dots by changing C-mediated binding states2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      228th Electrochemical Society
    • 発表場所
      Phoenix, USA
    • 年月日
      2015-10-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] c面サファイア基板上のGe(111)薄膜成長の検討2015

    • 著者名/発表者名
      河口 大和, 伊藤 友樹, 川島 知之, 鷲尾 勝由
    • 学会等名
      第76回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋市
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Si-C/Ge-C結合がGeドット形成に及ぼす影響2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤 友樹, 川島 知之, 鷲尾 勝由
    • 学会等名
      第76回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋市
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Si-C結合による表面再構成を用いたGeドット形成におけるGe堆積温度と堆積速度の影響に関する検討2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤 佑紀, 伊藤 友樹, 川島 知之, 鷲尾 勝由
    • 学会等名
      第76回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋市
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Control of surface morphology in Ge/Si heterostructure by using sub-monolayer carbon deposition on top and in-situ post annealing2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Itoh, S. Hatakeyama, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Silicon Epitaxy and Heterostructures (ICSI-9)
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2015-05-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of carbon reaction temperature with Si(100) on Ge dot morphology2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Satoh, Y. Itoh, T. Kawashima, K. Washio
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Silicon Epitaxy and Heterostructures (ICSI-9)
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2015-05-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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