| 研究課題/領域番号 |
17K06030
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
デバイス関連化学
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
垣内 拓大 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 講師 (00508757)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 金属半導体ヘテロ界面 / Si半導体 / 高誘電体材料 / 光電子分光 / コインシデンス分光法 / シンクロトロン放射光 / 酸化反応ダイナミクス / 表面界面反応 / 表面化学反応 / 超薄膜 / 金属酸化物半導体電界効果トランジスタ / 二酸化ハフニウム / シリコン半導体 / 表面界面反応追跡 / 時間分解光電子分光法 / ハフニウムシリサイド / 酸化ダイナミクス / 表面界面 / 局所価電子状態 / 酸化ハフニウム超薄膜 / 光電子-オージェ電子コインシデンス分光法 / 光電子分光法 / オージェ電子分光法 / マイクロ・ナノデバイス / 高誘電率材料 / 量子閉じ込め |
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| 研究成果の概要 |
本研究では、シリコン（Si）清浄面上の金属ハフニウム（Hf）超薄膜の作製に成功し、このヘテロ界面では同族原子同様の成長モード（レバールール）に従い薄膜形成することが分かった。さらに、Hf/Si界面には、異なる化学状態のハフニウムシリサイド種（HfSi、HfSi_2、HfSi_4）が存在し、表面の金属Hf層がバリアレスで酸化進行するのに対し、界面種はそれぞれ酸素に対する反応性が異なる。それ故、金属Hfを製膜する基板面、膜厚、基板温度などによってその界面組成は大きく異なる。さらに、異なるHfO_2/Si界面では同じ化学状態である二酸化シリコン成分でもその局所価電子状態は異なることが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
Si半導体基板上の金属超薄膜成長を理解することは、原子混合、局所状態、反応特性、等々を解明するだけでなく、その表面界面で示す低次元物性やその応用を創生できるため非常に重要である。特に、周期表第４族に属するチタン、ジルコニウム、およびハフニウムは僅かな組成の違いによって光触媒、半導体素子、記憶媒体、セラミック、原子炉、超高真空材料などに応用される興味深い元素である。各分野で要求される特異な機能をこれらの混合試料からナノデザインできるようになれば、持続可能なエネルギー源の調達、省エネ化、デバイスの小型設計、紫外線による除菌など、緊急に解決すべき課題にブレークスルーを起こすことができる。
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