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3次元アトムプローブと透過電子顕微鏡を組み合わせた単一ナノワイヤの解析法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 15H05413
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 ナノ材料工学
研究機関東北大学

研究代表者

清水 康雄  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40581963)

研究協力者 深田 直樹  物質・材料研究機構, 主任研究員 (90302207)
井上 耕治  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50344718)
永井 康介  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10302209)
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
24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)
2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2015年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
キーワード3次元アトムプローブ / 透過電子顕微鏡 / ナノワイヤ / 量子構造 / 半導体
研究成果の概要

将来の量子デバイス構造の候補であるナノワイヤの最先端研究において、不純物添加時に導入される欠陥が電気的特性に与える影響を理解するためには、ドーパントと欠陥の位置関係を明確にする必要がある。本研究では、シリコンとゲルマニウムで構成するコア-シェル型に着目し、原子レベルの位置分解能で元素の実空間分布を得る3次元アトムプローブと透過電子顕微鏡を同一の試料に適用した。任意のナノワイヤを集束イオンビーム装置のマニピュレータを用いて拾い上げ、測定用の試料台に効率良く設置する手法を確立し、ナノワイヤを構成する元素の実空間分布を得ることに成功した。ドーパント-欠陥の位置関係を明らかにする研究体系を構築した。

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

    (42件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 7件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 12件、 招待講演 9件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Blocking of deuterium diffusion in poly-Si/Al2O3/HfxSi1?xO2/SiO2 high-k stacks as evidenced by atom probe tomography2018

    • 著者名/発表者名
      Tu Y.、Han B.、Shimizu Y.、Kunimune Y.、Shimada Y.、Katayama T.、Ide T.、Inoue M.、Yano F.、Inoue K.、Nagai Y.
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 112 号: 3 ページ: 032902-032902

    • DOI

      10.1063/1.5010256

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Composition evolution of gamma prime nanoparticles in the Ti-doped CoFeCrNi high entropy alloy2018

    • 著者名/発表者名
      Han Bin、Wei Jie、Tong Yang、Chen Da、Zhao Yilu、Wang Jing、He Feng、Yang Tao、Zhao Can、Shimizu Yasuo、Inoue Koji、Nagai Yasuyoshi、Hu Alice、Liu Chain Tsuan、Kai Ji Jung
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 148 ページ: 42-46

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2018.01.025

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Industrial application of atom probe tomography to semiconductor devices2018

    • 著者名/発表者名
      A. D. Giddings, S. Koelling, Y. Shimizu, R. Estivill, K. Inoue, W. Vandervorst, and W. K. Yeoh
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 148 ページ: 82-90

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2017.09.004

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Room-temperature 1.54 um photoluminescence from Er:Ox centers at extremely low concentration in silicon2017

    • 著者名/発表者名
      M. Celebrano, L. Ghirardini, M. Finazzi, Y. Shimizu, Y. Tu, K. Inoue, Y. Nagai, T. Shinada, Y. Chiba, A. Abderghafar, M. Yano, T. Tanii, E. Prati
    • 雑誌名

      Opt. Lett. 42 (2017) 3311

      巻: 42 号: 17 ページ: 3311-3314

    • DOI

      10.1364/ol.42.003311

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Atom probe tomographic assessment of the distribution of germanium atoms implanted in a silicon matrix through nano-apertures2017

    • 著者名/発表者名
      Tu Y、Han B、Shimizu Y、Inoue K、Fukui Y、Yano M、Tanii T、Shinada T、Nagai Y
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 28 号: 38 ページ: 385301-385301

    • DOI

      10.1088/1361-6528/aa7f49

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanoscopic analysis of oxygen segregation at tilt boundaries in silicon ingots using atom probe tomography combined with TEM and ab initio calculations2017

    • 著者名/発表者名
      OHNO Y.、INOUE K.、FUJIWARA K.、KUTSUKAKE K.、DEURA M.、YONENAGA I.、EBISAWA N.、SHIMIZU Y.、INOUE K.、NAGAI Y.、YOSHIDA H.、TAKEDA S.、TANAKA S.、KOHYAMA M.
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 268 号: 3 ページ: 230-238

    • DOI

      10.1111/jmi.12602

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of laser power on atom probe tomographic analysis of boron distribution in silicon2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Tu, H. Takamizawa, B. Han, Y. Shimizu, K. Inoue, T. Toyama, F. Yano, A. Nishida, Y. Nagai
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy

      巻: 173 ページ: 58-63

    • DOI

      10.1016/j.ultramic.2016.11.023

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of local atomic stress on oxygen segregation at tilt boundaries silicon2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno, K. Inoue, K. Fujiwara, K. Kutsukake, M. Deura, I. Yonenaga, N. Ebisawa, Y. Shimizu, K. Inoue, Y. Nagai, H. Yoshida, S. Takeda, S. Tanaka, M. Kohyama
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 6

    • DOI

      10.1063/1.4975814

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Weak-beam scanning transmission electron microscopy for quantitative dislocation density measurement in steels2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshida, M. Shimodaira, T. Toyama, Y. Shimizu, K. Inoue, T. Yoshiie, K. J. Milan, R. Gerard, Y. Nagai
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 66 ページ: 120-130

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfw111

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantitative analysis of hydrogen in SiO2/SiN/SiO2 stacks using atom probe tomography2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kunimune, Y. Shimada, Y. Sakurai, M. Inoue, A. Nishida, B. Han, Y. Tu, H. Takamizawa, Y. Shimizu, K. Inoue, F. Yano, Y. Nagai, T. Katayama, and T. Ide
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 6 号: 4

    • DOI

      10.1063/1.4948558

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Predoping effects of boron and phosphorous on arsenic diffusion along grain boundaries in polycrystalline silicon investigated by atom probe tomography2016

    • 著者名/発表者名
      H. Takamizawa, Y. Shimizu, K. Inoue, Y. Nozawa, T. Toyama, F. Yano, M. Inoue, A. Nishida, Y. Nagai
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 9 号: 10 ページ: 253-256

    • DOI

      10.7567/apex.9.106601

    • NAID

      210000138076

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recombination activity of nickel, copper, and oxygen atoms segregating at grain boundaries in mono-like silicon crystals2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohno, K. Kutsukake, M. Deura, I. Yonenaga, Y. Shimizu, N. Ebisawa, K. Inoue, Y. Nagai, H. Yoshida, S. Takeda
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 109 号: 14

    • DOI

      10.1063/1.4964440

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Boron distributions in individual core-shell Ge/Si and Si/Ge heterostructured nanowires2016

    • 著者名/発表者名
      B. Han, Y. Shimizu, J. Wipakorn, K. Nishibe, Y. Tu, K. Inoue, N. Fukata, Y. Nagai
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 8 号: 47 ページ: 19811-19815

    • DOI

      10.1039/c6nr04384d

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of carbon co-implantation on boron distribution and activation in silicon studied by atom probe tomography and spreading resistance measurements2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimizu, H. Takamizawa, K. Inoue, F. Yano, S. Kudo, A. Nishida, T. Toyama, and Y. Nagai
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 2 ページ: 026501-026501

    • DOI

      10.7567/jjap.55.026501

    • NAID

      210000146038

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of shape, size, and areal density of a single plane of Si nanocrystals embedded in SiO2 matrix studied by atom probe tomography2016

    • 著者名/発表者名
      B. Han, Y. Shimizu, G. Seguini, E. Arduca, C. Castro, G. Ben Assayag, K. Inoue, Y. Nagai, S. Schamm-Chardon, and M. Perego
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 6 号: 5 ページ: 3617-3622

    • DOI

      10.1039/c5ra26710b

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Suppression of segregation of the phosphorus δ-doping layer in germanium by incorporation of carbon2016

    • 著者名/発表者名
      M. Yamada, K. Sawano, M. Uematsu, Y. Shimizu, K. Inoue, Y. Nagai, and K. M. Itoh
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 3 ページ: 031304-031304

    • DOI

      10.7567/jjap.55.031304

    • NAID

      210000146129

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] シリコン中に形成されたエルビウム不均一分布の3次元アトムプローブ評価2017

    • 著者名/発表者名
      清水康雄, Yuan Tu, アブデルガファ愛満, 矢野真麻, 鈴木雄大, 谷井孝至, 品田高宏, Enrico Prati, 井上耕治, 永井康介
    • 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
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Atom probe tomographic study on implanted deuterium in Al2O3/HfxSi1-xO2/SiO2 stacks2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Tu, B. Han, Y. Shimizu, Y. Kunimune, Y. Shimada, M. Inoue, K. Inoue, S. Nagata, and Y. Nagai
    • 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
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Dopant detection in silicon nanostructures by atom probe tomography2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimizu and K. Inoue
    • 学会等名
      4th Bilateral Italy-Japan Seminar: Innovative Solutions for Single Atom Applications in Photonics and Nanoelectronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Atom probe study of erbium and oxygen co-implanted silicon2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimizu, Y. Tu, A. Abdelghafar, M. Yano, Y. Suzuki, T. Tanii, T. Shinada, E. Prati, M. Celebrano, M. Finazzi, L. Ghirardini, K. Inoue, and Y. Nagai
    • 学会等名
      2017 Silicon Nanoelectronics Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Atom probe study of semiconductor-based nanostructure2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimizu
    • 学会等名
      15th International Conference on Advanced Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of carbon on boron clustering and diffusion in silicon studied by atom probe tomography2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Tu, Y. Shimizu, M. Inoue, Y. Kunimune, Y. Shimada, T. Katayama, T. Ide, K. Inoue, and Y. Nagai
    • 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] シリコン中に共注入した酸素がエルビウム分布に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      清水康雄, Yuan Tu, アブデルガファ愛満, 鈴木雄大, 魏啓楠, 谷井孝至, 品田高宏, Enrico Prati, Michele Celebrano, Marco Finazzi, Lavinia Ghirardini, 井上耕治, 永井康介
    • 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] Direct observation of trapping of implanted deuterium in poly-Si/Al2O3/HfxSi1-xO2/SiO2 high-k stacks2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Tu, B. Han, Y. Shimizu, M. Inoue, Y. Kunimune, Y. Shimada, T. Katayama, T. Ide, S. Nagata, K. Inoue, and Y. Nagai
    • 学会等名
      2017 Materials Research Society Fall Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dopant distribution analysis core-shell nanowires by atom probe tomography2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimizu, B. Han, W. Jevasuwan, K. Nishibe, Y. Tu, K. Inoue, N. Fukata, and Y. Nagai
    • 学会等名
      2017 Materials Research Society Fall Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元アトムプローブ法を用いた材料解析:原理と応用2017

    • 著者名/発表者名
      清水康雄
    • 学会等名
      日本学術振興会 結晶加工と評価技術 第145委員会第156回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 半導体・酸化物材料の3次元アトムプローブ分析2016

    • 著者名/発表者名
      清水康雄
    • 学会等名
      第26回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      産業貿易センタービル、横浜
    • 年月日
      2016-12-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hydrogen distribution analysis in Al2O3 films by atom probe tomography2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimizu, B. Han, Y. Tu, K. Inoue, F. Yano, M. Inoue, Y. Kunimune, Y. Shimada, T. Katayama, T. Ide, and Y. Nagai
    • 学会等名
      2016 Materials Research Society Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      ボストン、米国
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct observation of single ion implanted dopants distribution in silicon by atom probe tomography2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Tu, B. Han, Y. Shimizu, K. Inoue, M. Yano, Y. Chiba, T. Tanii, T. Shinada, and Y. Nagai
    • 学会等名
      2016 Materials Research Society Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      ボストン、米国
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of Si nanocrystals embedded in SiO2 matrix by atom probe tomography2016

    • 著者名/発表者名
      B. Han, Y. Shimizu, G. Seguini, E. Arduca, C. Castro, G. Ben Assayag, K. Inoue, Y. Nagai, S. Schamm-Chardon, and M. Perego
    • 学会等名
      Energy Materials and Nanotechnology (EMN) Meeting on Nanocrystals
    • 発表場所
      西安、中国
    • 年月日
      2016-10-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Three-dimensional analysis of phosphorus-doped Si nanocrystals embedded in SiO2 matrix by atom probe tomography2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimizu, B. Han, G. Seguini, E. Arduca, C. Castro, G. Ben Assayag, K. Inoue, Y. Nagai, S. Schamm-Chardon, and M. Perego
    • 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
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Influence of high power laser on B distribution in Si obtained by atom probe tomography2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Tu, H. Takamizawa, Y. Shimizu, K. Inoue, T. Toyama, F. Yano, A. Nishida, and Y. Nagai
    • 学会等名
      Atom Probe Tomography & Microscopy 2016
    • 発表場所
      慶州、韓国
    • 年月日
      2016-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Atom probe study of structural characteristics of Si nanocrystals embedded in SiO2 matrix2016

    • 著者名/発表者名
      B. Han, Y. Shimizu, G. Seguini, E. Arduca, C. Castro, G. Ben Assayag, K. Inoue, Y. Nagai, S. Schamm-Chardon, and M. Perego
    • 学会等名
      Atom Probe Tomography & Microscopy 2016
    • 発表場所
      慶州、韓国
    • 年月日
      2016-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of boron doping in individual Ge/Si core-shell nanowires investigated by atom probe tomography2016

    • 著者名/発表者名
      B. Han, Y. Shimizu, K. Inoue, W. Jevasuwan, N. Fukata, and Y. Nagai
    • 学会等名
      2016 Materials Research Society Spring Meeting
    • 発表場所
      Phoenix, Arizona, USA
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of dopant in individual Si/Ge core-shell nanowires investigated by atom probe tomography2016

    • 著者名/発表者名
      B. Han, Y. Shimizu, W. Jevasuwan, K. Nishibe, K. Inoue, N. Fukata, and Y. Nagai
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 3次元アトムプローブ法の半導体応用の現状と最近の話題2016

    • 著者名/発表者名
      清水康雄
    • 学会等名
      日本学術振興会 ナノプローブテクノロジー 第167委員会 第81回研究会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス
    • 年月日
      2016-01-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 先端ナノエレクトロニクス材料の元素分布分析2016

    • 著者名/発表者名
      清水康雄
    • 学会等名
      第106回総研セミナー
    • 発表場所
      東京都市大学総合研究所
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 先端デバイス開発のための3次元アトムプローブ分析技術の応用例2016

    • 著者名/発表者名
      清水康雄
    • 学会等名
      カメカテクニカルセミナー2016
    • 発表場所
      くるまプラザ貸会議室、東京
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Boron distribution in individual Ge/Si core-shell nanowires investigated by atom probe tomography2015

    • 著者名/発表者名
      B. Han, Y. Shimizu, K. Inoue, W. Jevasuwan, N. Fukata, and Y. Nagai
    • 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
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Elemental distributions in semiconductor-based device structures analyzed by atom probe tomography2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimizu, B. Han, Y. Tu, K. Inoue, and Y. Nagai
    • 学会等名
      2015 International Symposium for Advanced Materials Research
    • 発表場所
      日月潭、台湾
    • 年月日
      2015-08-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 永井研究室(清水康雄)

    • URL

      http://wani.imr.tohoku.ac.jp/yshimizu.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [備考] 東北大学研究者紹介(清水康雄)

    • URL

      http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/bdade9d3e1da0c7a19d6872a59445e4e.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書 2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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