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超高速・省エネ動作を目指したゲルマニウムスズ・ナノワイヤMOSFETの創製

研究課題

研究課題/領域番号 17H04919
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関名古屋大学

研究代表者

黒澤 昌志  名古屋大学, 工学研究科, 講師 (40715439)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
24,310千円 (直接経費: 18,700千円、間接経費: 5,610千円)
2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
キーワードゲルマニウムスズ / 結晶成長 / n型ドーピング / MOSFET / 偏析溶融成長 / その場観察 / IV族混晶
研究成果の概要

本研究では、ゲルマニウムスズワイヤを用いたMOS型電界効果トランジスタ(MOSFET)の創製に向けて、デバイス形成に必要な基盤技術である(1)絶縁膜上におけるゲルマニウムスズワイヤの形成および電子物性評価、(2)高濃度n型ドーピング技術を構築した。加えて、(3)MOSFETや熱電素子の試作も行い、ゲルマニウムスズの基礎的な各種物性値(電子物性、熱物性に関するSn組成依存性など)を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、ゲルマニウムスズの基礎的な電子物性や熱物性を明らかにしたことに加え、ゲルマニウム系で困難とされてきた高濃度n型ドーピング手法の開発を行った。これらは、他の半導体デバイス(熱電素子や光学素子など)への応用が可能である。加えて、本研究がターゲットとするゲルマニウムスズは、デバイス応用、集積化の観点から最も有力視されているIV族元素で構成されているため、シリコン大規模集積回路などへの産業応用上の基盤になりうると期待できる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 13件、 招待講演 9件)

  • [雑誌論文] ゲルマニウムスズⅣ族混晶薄膜の結晶成長と電子物性2019

    • 著者名/発表者名
      中塚 理、黒澤 昌志
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 88 号: 9 ページ: 597-603

    • DOI

      10.11470/oubutsu.88.9_597

    • NAID

      130007709590

    • ISSN
      0369-8009, 2188-2290
    • 年月日
      2019-09-10
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Operation of thin-film thermoelectric generator of Ge-rich poly-Ge1-xSnx on SiO2 fabricated by a low thermal budget process2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, H. Ikenoue, M. Sakashita, O. Nakatsuka, S. Zaima, and M. Kurosawa
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 12 号: 5 ページ: 051016-051016

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab1969

    • NAID

      210000155747

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] エネルギーハーベスティング応用に向けたIV族混晶(Ge1-xSnx)薄膜の結晶成長2018

    • 著者名/発表者名
      黒澤昌志
    • 雑誌名

      日本熱電学会学会誌

      巻: 15 ページ: 26-31

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A New Application of Ge1-xSnx: Thermoelectric Materials2018

    • 著者名/発表者名
      M. Kurosawa, Y. Imai, T. Iwahashi, K. Takahashi, M. Sakashita, O. Nakatsuka, and S. Zaima
    • 雑誌名

      ECS Trans. 2018

      巻: 86 号: 7 ページ: 321-328

    • DOI

      10.1149/08607.0321ecst

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultra-thin germanium-tin on insulator structure through direct bonding technique2018

    • 著者名/発表者名
      T. Maeda, W. H. Chang, T. Irisawa, H. Ishii, H. Oka, M. Kurosawa, Y. Imai, O. Nakatsuka and N. Uchida
    • 雑誌名

      Semiconductor Science and Technology

      巻: 33 号: 12 ページ: 124002-124002

    • DOI

      10.1088/1361-6641/aae620

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High n-type Sb dopant activation in Ge-rich poly-Ge1-xSnx layers on SiO2 using pulsed laser annealing in flowing water2018

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, M. Kurosawa, H. Ikenoue, M. Sakashita, O. Nakatsuka, and S. Zaima
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 112 号: 6 ページ: 062104-062104

    • DOI

      10.1063/1.4997369

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dopant behavior in heavily doped polycrystalline Ge1-xSnx layers prepared with pulsed laser annealing in water2018

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, M. Kurosawa, H. Ikenoue, M. Sakashita, O. Nakatsuka, and S. Zaima
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 57 号: 4S ページ: 04FJ02-04FJ02

    • DOI

      10.7567/jjap.57.04fj02

    • NAID

      210000148950

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Ge1-xSnx細線の偏析溶融成長:冷却速度の影響2020

    • 著者名/発表者名
      中尾天哉, 西嶋泰樹, 清水智, 角田功, 中塚理, 黒澤昌志
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 絶縁膜上における極薄Ge1-xSnx薄膜の固相成長2020

    • 著者名/発表者名
      大石遼, 中塚理, 黒澤昌志
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 偏析溶融成長法により形成した絶縁膜上Ge1-xSnx細線の電気特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      中尾天哉, 西嶋泰樹, 清水智, 角田功, 中塚理, 黒澤昌志
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of Ge1-xSnx-based Uni-leg Thermoelectric Generator2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kurosawa, M. Tomita, and T. Watanabe
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-4)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temperature dependence of thermoelectric properties of Ge1-xSnx layers grown by molecular beam epitaxy2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kurosawa, M. Nakata, K. Ide, T. Katase, and T. Kamiya
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-4)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 革新的多機能センサモジュール実現に向けた新しいIV族混晶熱電物質の創製 ~ド素人が熱電の分野に飛び込んで~2018

    • 著者名/発表者名
      黒澤昌志
    • 学会等名
      日本熱電学会 第23回研究会 「注目の熱電プロジェクト」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ultra-thin GeSn on Insulator structure through the direct bonding technique2018

    • 著者名/発表者名
      T. Maeda, W. H. Chang, T. Irisawa, H. Ishii, H. Hattori, M. Kurosawa, Y. Imai, O. Nakatsuka, and N. Uchida
    • 学会等名
      1st Joint ISTDM/ICSI 2018 Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GeSn-based thin film thermoelectric generators2018

    • 著者名/発表者名
      M. Kurosawa, M. Sakashita, O. Nakatsuka, and S. Zaima
    • 学会等名
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials Processing, Fabrication, Properties, Applications (THERMEC'2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多結晶Ge1-xSnx薄膜熱電素子の低温形成2018

    • 著者名/発表者名
      髙橋恒太, 池上浩, 坂下満男, 中塚理, 財満鎭明, 黒澤昌志
    • 学会等名
      第2回フォノンエンジニアリング研究グループ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 単結晶p型Ge0.95Sn0.05薄膜の熱電特性におけるドメインサイズの効果2018

    • 著者名/発表者名
      今井志明, 髙橋恒太, 内田紀行, 前田辰郎, 中塚理, 財満鎭明, 黒澤昌志
    • 学会等名
      第2回フォノンエンジニアリング研究グループ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Thin film growth and characterization of group-IV alloy semiconductors for future nanoelectronic applications2018

    • 著者名/発表者名
      O. Nakatsuka, M. Kurosawa, and S. Zaima
    • 学会等名
      9th International Conference on Physics and Its Applications (ICOPIA)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] IV族混晶薄膜の結晶成長と熱電デバイスへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      黒澤昌志
    • 学会等名
      第68回フロンティア材料研究所学術講演会「革新的エナジーハーベスティングに向けた創エネルギー材料とデバイスの研究開発」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スマートウォッチを支える熱電デバイスについて考える2018

    • 著者名/発表者名
      黒澤昌志
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 溶融成長法によるGe1-xSnx細線の形成と電気特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      髙橋恒太, 今井祐太, 西嶋泰樹, 清水智, 黒澤昌志, 角田功, 中塚理, 財満鎭明
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Composition and Strain Engineering of New Group-IV Thermoelectric Materials2018

    • 著者名/発表者名
      M. Kurosawa, Y. Imai, T. Iwahashi, K. Takahashi, M. Sakashita, O. Nakatsuka, and S. Zaima
    • 学会等名
      AiMES 2018 Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 次世代半導体デバイスに向けたIV族混晶薄膜の形成と物性制御2018

    • 著者名/発表者名
      高橋恒太, 黒澤昌志, 坂下満男, 中塚理, 財満鎭明
    • 学会等名
      第10回半導体材料・デバイスフォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Low thermal budget fabrication of poly-Ge1-xSnx thin film thermoelectric generator2018

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, H. Ikenoue, M. Sakashita, O. Nakatsuka, S. Zaima, and M. Kurosawa
    • 学会等名
      2018 IEEE Electron Devices Technology and Manufacturing Conference (EDTM 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Domain size effects on thermoelectric properties of p-type Ge0.95Sn0.05 layers grown on GaAs and Si substrates2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Imai, K. Takahashi, N. Uchida, T. Maeda, O. Nakatsuka, S. Zaima, and M. Kurosawa
    • 学会等名
      2018 IEEE Electron Devices Technology and Manufacturing Conference (EDTM 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ドーパント種が水中パルスレーザアニールによるGe1-xSnx薄膜への高濃度ドーピングに及ぼす効果2018

    • 著者名/発表者名
      髙橋恒太, 黒澤昌志, 池上浩, 坂下満男, 中塚理, 財満鎭明
    • 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] 新しいIV族多元混晶薄膜の結晶成長とデバイス応用2017

    • 著者名/発表者名
      黒澤昌志, 竹内和歌奈, 坂下満男, 中塚理, 財満鎭明
    • 学会等名
      2017年真空・表面科学合同講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 熱電材料応用を目指した新しい IV 族混晶(Ge1-xSnx, Si1-xSnx)の開発2017

    • 著者名/発表者名
      黒澤昌志, 中塚理, 財満鎭明
    • 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] 低温MBE法により形成したp型単結晶Ge1-xSnx薄膜の熱電特性2017

    • 著者名/発表者名
      今井志明, 髙橋恒太, 中塚理, 財満鎭明, 黒澤昌志
    • 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] 水中パルスレーザアニール法により形成した高濃度ドープp型/n型多結晶Ge1-xSnx薄膜の熱電特性2017

    • 著者名/発表者名
      髙橋恒太, 池上浩, 坂下満男, 中塚理, 財満鎭明, 黒澤昌志
    • 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] 新しいIV族混晶熱電材料:Ge1-xSnx2017

    • 著者名/発表者名
      黒澤昌志, 今井志明, 岩橋泰正, 髙橋恒太, 中塚理, 財満鎭明
    • 学会等名
      第14回日本熱電学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Sb-doping effect on thermal and electrical properties of Ge-rich Ge1-xSnx layers2017

    • 著者名/発表者名
      T. Iwahashi, M. Kurosawa, N. Uchida, Y. Ohishi, T. Maeda, O. Nakatsuka, and S. Zaima
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials 2017 (SSDM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dopants behavior in polycrystallization of heavily doped Ge1-xSnx layer using pulsed laser annealing in water2017

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, M. Kurosawa, H. Ikenoue, M. Sakashita, O. Nakatsuka, and S. Zaima
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials 2017 (SSDM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Heavy n- and p-type doping for polycrystalline Ge1-xSnx layers using pulsed laser annealing in water2017

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, M. Kurosawa, H. Ikenoue, M. Sakashita, O. Nakatsuka, and S. Zaima
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-2)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Growth and Applications of Si1-xSnx Thin Films2017

    • 著者名/発表者名
      M. Kurosawa, O. Nakatsuka, and S. Zaima
    • 学会等名
      232nd Electrochemical Society Meeting
    • 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] Crystal growth of GeSn-based materials and its application for thin-film thermoelectric generators2017

    • 著者名/発表者名
      M. Kurosawa, M. Sakashita, O. Nakatsuka, and S. Zaima
    • 学会等名
      2017 Global Research Efforts on Energy and Nanomaterials (GREEN 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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