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半導体シリコンナノ細線の創製・配列・機能制御と単一ナノ物性評価

研究課題

研究課題/領域番号 17760003
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

深田 直樹  独立行政法人物質・材料研究機構, 半導体材料センター, 主任研究員 (90302207)

研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2006年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2005年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワードナノ材料 / 量子細線 / 量子閉じ込め / 半導体物性 / ドーピング
研究概要

半導体Siナノワイヤーは次世代半導体デバイス、例えば、サラウンディングゲートトランジスタ(Surrounding Gate Transistor : SGT)の構成要素として期待されており、その形成、配列、および特性制御技術の開発が重要課題となっている。そこで本年度は、半導体の特性発現において最も重要な不純物ドーピングに関連した研究を行った。
レーザーアブレーションによるSiナノ細線の生成中に、Si中でアクセプタおよびドナーとなるボロン(B)およびリン(P)のドーピングを行った。Bドーピングを行ったSiナノ細線においては、顕微ラマン散乱測定の結果、^<11>Bおよび^<10>Bの局在振動モードを約618cm^<-1>および640cm^<-1>の位置に観測することができた。さらに、そのSi光学フォノンピークに、高濃度Bドーピングによる価電子帯内での連続的なレベル間での遷移と、離散的なフォノンのレベルとのカップリングによって生じるファノブロードニングを観測することに成功した。また、Pドーピングを行った試料では、電子スピン共鳴(ESR)測定の結果、伝導電子のESRシグナルを観測することに成功した。以上の結果は、BおよびPがSiナノ細線中のSi置換位置にドープされ、活性化していることを分光学的に初めて証明した結果となった。Bのドーピング量については、局在振動ピークの強度及びファノブロードニングから、約10^<19>-10^<20>cm^<-3>台の高濃度ドーピング実現されていることが分かった。一方、Pドーピングの場合には、観測された伝導電子のESRシグナルの解析から、Bドーピングの場合と同様に約10^<19>-10^<20>cm^<-3>台の高濃度ドーピング実現されていることが分かった。また、バルクの試料と同様に、水素を用いてドーパントの電気的活性度を制御する実験を行った。その結果、Siナノ細線中にドープされたBおよびPの不活性化とそれを利用した活性なキャリア濃度の制御に成功した。また、水素を用いることにより、電気的特性等に悪影響を及ぼす表面・界面欠陥の不活性化を行うことにも成功した。

報告書

(2件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (10件)

  • [雑誌論文] Carrier doping in silicon nanowires synthesized by laser ablation2007

    • 著者名/発表者名
      N.Fukata, N.Okada, S.Matsushita, T.Tsurui, S.Ito, J.chen, T.Sekiguchi, N.Uchida, K.Murakami
    • 雑誌名

      Materials Research Society Symposium Proceedings 963E

      ページ: 269-274

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Dopant dependence on passivation and reactivation of carrier after hydrogenation2007

    • 著者名/発表者名
      N.Fukata, S.Sato, H.Morihiro, K.Ishioka, M.Kitajima, T.Hishita, K.Murakami
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 101・4

      ページ: 46107-46107

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Phonon confinement and self-limiting oxidation effect of silicon nanowires synthesized by laser ablation2006

    • 著者名/発表者名
      N.Fukata, T.Oshima, N.Okada, T.Kizuka, T.Tsurui, S.Ito, K.Murakami
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 101・2

      ページ: 24311-24311

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Doping and hydrogen passivation of B in silicon nanowires synthesized by laser ablation2006

    • 著者名/発表者名
      N.Fukata, J.Chen, T.Sekiguchi, N.Okada, K.Murakami, T.Tsurui, S.Ito
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 100・20

      ページ: 203109-203109

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Phonon confinement in silicon nanowires synthesized by laser ablation method2006

    • 著者名/発表者名
      N.Fukata, T.Oshima, N.Okada, T.Kizuka, T.Tsurui, S.Ito, K.Murakami
    • 雑誌名

      Physica B 376-377

      ページ: 864-867

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] レーザーアブレーション法により生成したSiナノ細線 : -酸化による細線径および応力の制御と不純物ドーピング-2006

    • 著者名/発表者名
      深田直樹
    • 雑誌名

      応用物理学会誌 12月号

      ページ: 1481-1486

    • NAID

      10018633861

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] レーザーとナノ物性-レーザーアブレーションで創製したSiナノ構造の物性-2005

    • 著者名/発表者名
      村上浩一, 牧村哲也, 深田直樹
    • 雑誌名

      レーザー研究 33・1

      ページ: 5-11

    • NAID

      10014278760

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Phonon Confinement effect of Silicon Nanowires Synthesized by Laser Ablation2005

    • 著者名/発表者名
      N.Fukata, T.Oshima, K.Murakami, T.Kizuka, T.Tsurui, S.Ito
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 86

      ページ: 213112-213112

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis of silicon nanowires using laser ablation method and their manipulation by electron beam2005

    • 著者名/発表者名
      N.Fukata, T.Oshima, T.Tsurui, S.Ito, K.Murakami
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials 6

      ページ: 628-632

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Size Control and Phonon Confinement of Silicon Nanowires Synthesized by Laser Ablation2005

    • 著者名/発表者名
      N.Fukata, T.Oshima, T.Tsurui, S.Ito, K.Murakami
    • 雑誌名

      Materials Research Society Symposium Proceedings 832

      ページ: 269-274

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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