走査型非線形誘電率ポテンショメトリの開発とその電子材料・デバイス評価への応用

• 研究課題/領域番号: 15K04673
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山末 耕平 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (70467455)
• 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: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 走査型非線形誘電率顕微鏡 / 走査型非線形誘電率ポテンショメトリ / 自発分極 / 永久双極子 / 走査型プローブ顕微鏡 / グラフェン / 層状物質

研究成果の概要

走査型非線形誘電率ポテンショメトリ（SNDP）と呼ばれる新規なプローブ顕微鏡技術を開発した．SNDPは走査型非線形誘電率顕微鏡（SNDM）をベースとする顕微鏡技術であり，ナノスケールから原子スケールの高い空間分解能で，材料やデバイスの表面や界面に生じる自発分極に関わる定量的測定を可能とする．本研究課題では，SNDPの装置開発，測定に関わる理論の実験的検証などSNDPの基礎付けを行うとともに，発展的手法の開発を進めた．また，SNDPの応用領域を探索し，SNDPがグラフェンなどの原子層材料やそれらを用いたデバイスのナノスケール物性評価に応用可能であることを明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] 走査型非線形誘電率顕微鏡（SNDM）の紹介と電子デバイス・材料評価への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山末 耕平，茅根 慎通，長 康雄
  • 雑誌名: 電気学会誌 巻: 137 号: 10 ページ: 697-700
  • DOI: 10.1541/ieejjournal.137.697
  • NAID: 130006109857
  • ISSN: 1340-5551, 1881-4190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graphene on C-terminated face of 4H-SiC observed by noncontact scanning nonlinear dielectric potentiometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue, Hirokazu Fukidome, Keiichiro Tashima, Maki Suemitsu, and Yasuo Cho
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 55 号: 8S1 ページ: 08NB02-08NB02
  • DOI: 10.7567/jjap.55.08nb02
  • NAID: 210000146969
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interfacial charge states in graphene on SiC studied by noncontact scanning nonlinear dielectric potentiometry (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue, Hirokazu Fukidome, Kazutoshi Funakubo, Maki Suemitsu, and Yasuo Cho
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 114 号: 22 ページ: 226103-226103
  • DOI: 10.1103/physrevlett.114.226103
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Scanning nonlinear dielectric potentiometry (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue and Yasuo Cho
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 86 号: 9 ページ: 093704-093704
  • DOI: 10.1063/1.4930181
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Nanoscale carrier distribution imaging of layered semiconductor materials using scanning nonlinear dielectric microscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue and Yasuo Cho
  • 学会等名: 45th Conference on the Physics and Chemistry of Surfaces and Interfaces (PCSI-45), Sheraton Kona Resort & Spa, Kona, Hawaii, USA, Jan. 14 - Jan. 18
  • 国際学会
• [学会発表] 走査型非線形誘電率顕微鏡を用いたSiO2上剥離WSe2観察におけるキャリア分布の直流バイアス依存性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山末 耕平，加藤 俊顕，金子 俊郎，長 康雄
  • 学会等名: 第65回応用物理学春季学術講演会
• [学会発表] 走査型非線形誘電率ポテンショメトリを用いたGaNの自発分極測定に関する実験的検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山末 耕平，長 康雄
  • 学会等名: 2017年 第64回応用物理学春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，横浜市
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Local carrier distribution imaging of two-dimensional semiconductors by scanning nonlinear dielectric microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue and Yasuo Cho
  • 学会等名: 25th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM25), Atagawa Heights, Shizuoka, Japan, Dec. 7 - Dec. 9
  • 国際学会
• [学会発表] Local carrier and charge distribution imaging on molybdenum disulfide by scanning nonlinear dielectric microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue and Yasuo Cho
  • 学会等名: 8th International Symposium on Surface Science (ISSS-8), Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan, Oct. 22 - Oct. 26
  • 国際学会
• [学会発表] Atomic resolution imaging and carrier type determination of molybdenum disulfide by noncontact scanning nonlinear dielectric microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue and Yasuo Cho
  • 学会等名: 33rd European Conference on Surface Science (ECOSS-33), Szeged, Hungary, Aug. 27 - Sep. 1
  • 国際学会
• [学会発表] Atomic resolution imaging of MoS2 by noncontact scanning nonlinear dielectric microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue and Yasuo Cho
  • 学会等名: 19th International Scanning Probe Microscopy Conference, Kyoto International Community House, Kyoto, Japan, May 16 - May 19
  • 国際学会
• [学会発表] 査型非線形誘電率顕微鏡によるSiO2/Si基板上の剥離二硫化モリブデンの観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山末 耕平，長康雄
  • 学会等名: 第78回応用物理学秋季学術講演会
• [学会発表] Polarization charge density measurement by noncontact scanning nonlinear dielectric potentiometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue and Yasuo Cho
  • 学会等名: 24th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Hawaii Convention Center, Honolulu, United States of America
  • 年月日: 2016-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] 非接触走査型非線形誘電率ポテンショメトリによるSi(111)-(7×7)表面における分極電荷密度の原子スケール観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山末 耕平，長 康雄
  • 学会等名: 2016年 第77回応用物理学秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ，新潟市
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Surface polarization on a Si(111) reconstructed surface measured by noncontact scanning nonlinear dielectric potentiometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue and Yasuo Cho
  • 学会等名: 32nd European Conference on Surface Science
  • 発表場所: Alpexpo, Grenoble, France
  • 年月日: 2016-08-28
  • 国際学会
• [学会発表] Surface polarization measurement on a reconstructed Si(111) surface by noncontact scanning nonlinear dielectric potentiometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue and Yasuo Cho
  • 学会等名: 19th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy
  • 発表場所: East Midlands, Conference Centre, Nottingham, United Kingdom
  • 年月日: 2016-07-25
  • 国際学会
• [学会発表] 走査型非線形誘電率ポテンショメトリによる表面自発分極の測定に関する検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山末 耕平，長 康雄
  • 学会等名: 2016年 第62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（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Graphene on C-terminated face of 4H-SiC observed by noncontact scanning nonlinear dielectric potentiometry (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue, Hirokazu Fukidome, Keiichiro Tashima, Maki Suemitsu, and Yasuo Cho
  • 学会等名: 23rd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: ヒルトンニセコビレッジホテル（北海道虻田郡ニセコ町）
  • 年月日: 2015-12-10
  • 国際学会
• [学会発表] 非接触走査型非線形誘電率ポテンショメトリによる4H-SiC(0001-)上グラフェンの観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山末 耕平，吹留 博一，田島 圭一郎，舩窪 一智，末光 眞希，長 康雄
  • 学会等名: 2015年 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（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Observation of graphene on C-terminated face of SiC using noncontact scanning nonlinear dielectric potentiometry (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue, Hirokazu Fukidome, Keiichiro Tashima, Kazutoshi Funakubo, Maki Suemitsu, and Yasuo Cho
  • 学会等名: 18th International Conference on non contact Atomic Force Microscopy
  • 発表場所: Oustau Calendal, Cassis, France
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] Graphene on C-terminated face of 4H-SiC studied by noncontact scanning nonlinear dielectric potentiometry (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yamasue, Hirokazu Fukidome, Keiichiro Tashima, Kazutoshi Funakubo, Maki Suemitsu, and Yasuo Cho
  • 学会等名: The 31st European Conference on Surface Science
  • 発表場所: International Convention Center of Barcelona, Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会