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炭素ホットイオン注入法を用いた二次元シリコンカーバイド及びグラフェンの基盤研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K06359
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 電子・電気材料工学
研究機関神奈川大学

研究代表者

水野 智久  神奈川大学, 理学部, 教授 (60386810)

研究分担者 鮫島 俊之  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30271597)
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
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードSiC / 量子ドット / PL発光 / ホットイオン注入 / 量子閉じ込め効果 / Si系発光素子 / SiC量子ドット / Si酸化膜 / 電子・電気材料 / 半導体物性 / ナノ材料 / 光物性 / SiCドット / 不確定性原理
研究成果の概要

Si半導体及び酸化膜への簡易なホットイオン注入法とその後のN2アニール法の組み合わせにより,現在注目されているバンドギャップの大きいSiCの0次元化(サイズ1-数nmのドット)を実現できた.その結果,SiCドットからの近紫外から近赤外までの広帯域発光を達成できた.特に,酸化膜中のSiCドットは量子ドットのため,その電子の大きな量子的閉じ込め効果により,その発光強度の増大現象が実現できた.以上より,本研究のSiCドットは,学問的意義のみならず,新規の発光デバイスとしても将来有望であることが判明した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

ULSI製法と互換性のある簡易なホットイオン注入を一般的なSi基板及びSiO2層に行うだけで,低次元(0次元)SiCの形成と,その大きな発光特性が実現できた.本研究のSiCドット構造は,量子効果実現の学問的意義のみならず,安価な新規Si系発光デバイス応用,及びULSI用電子素子とのハイブリット素子としても将来有望であることが判明した.

報告書

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

    (26件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] SiC quantum dot formation in SiO2 layer using double hot-Si+/C+-ion implantation technique2020

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Tomohisa、Kanazawa Rikito、Aoki Takashi、Sameshima Toshiyuki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SG ページ: SGGH02-SGGH02

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab5bc4

    • NAID

      210000157669

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SiC nano-dot formation in bulk-Si substrate using hot-C+-ion implantation process2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Tomohisa、Yamamoto Masaki、Nakada Shinji、Irie Sho、Aoki Takashi、Sameshima Toshiyuki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: 8 ページ: 081004-081004

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab2ac9

    • NAID

      210000156444

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Si Surface Orientation Dependence of SiC Nano-Dot Formation in Hot-C+-Ion Implanted Bulk-Si Substrate2019

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, M. Yamamoto, T. Aoki, T. Sameshima
    • 雑誌名

      Abst. IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop

      巻: - ページ: 115-116

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SiC Quantum Dots in Si-Oxide Layer Fabricated by Double Hot-Si+/C+-Ion Implantation Technique2019

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, R. Kanazawa, T. Aoki, and T. Sameshima
    • 雑誌名

      Extended Abst. of Solid State Devices and Materials

      巻: - ページ: 887-888

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SiC nanodot formation in amorphous-Si and poly-Si substrates using a hot-C+-ion implantation technique2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Mizuno, Rikito Kanazawa, Takashi Aoki, and Toshiyuki Sameshima
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: SB ページ: SBBJ01-SBBJ01

    • DOI

      10.7567/1347-4065/aafb4e

    • NAID

      210000135332

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SiC Nano-Dot Controlled by Hot-C+-Ion Implantation Conditions in Bulk-Si Substrate for Photonic Devices2018

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, S. Nakada, M. Yamamoto, S. Irie, T. Aoki, T. Sameshima
    • 雑誌名

      Abst. IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop

      巻: - ページ: 121122-121122

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SiC Dots in Amorphous-Si and Poly-Si Substrates Fabricated by Hot-C+ -Ion Implantation2018

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, R. Kanazawa, Y. Omata, T. Aoki, and T. Sameshima
    • 雑誌名

      Extended Abst. of Solid State Devices and Materials

      巻: - ページ: 803804-803804

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nano-SiC region formation in (100) Si-on-insulator substrate: Optimization of hot-C+-ion implantation process to improve photoluminescence intensity2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Tomohisa、Omata Yuhsuke、Kanazawa Rikito、Iguchi Yusuke、Nakada Shinji、Aoki Takashi、Sasaki Tomokazu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 4S ページ: 04FB03-04FB03

    • DOI

      10.7567/jjap.57.04fb03

    • NAID

      210000148858

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SiC Nano-Dots in Bulk-Si Substrate Fabricated by Hot-C+-Ion Implantation Technique2017

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, S. Nakada, M. Yamamoto, S. Irie, Y. Omata, T. Aoki, and T. Sameshima
    • 雑誌名

      Extended Abst. of SSDM

      巻: - ページ: 597-598

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hot-C+-Ion Implantation Optimization for Forming Nano-SiC Region at Surface (100 )SOI Substrate2017

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Omata, S. Nakada, T. Aoki, and T. Sasaki
    • 雑誌名

      Extended Abst. of SSDM

      巻: - ページ: 537-538

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Si Surface Orientation Dependence of SiC Nano-Dot Formation in Hot-C+-Ion Implanted Bulk-Si Substrate2019

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, M. Yamamoto, T. Aoki, T. Sameshima
    • 学会等名
      IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SiC Quantum Dots in Si-Oxide Layer Fabricated by Double Hot-Si+/C+-Ion Implantation Technique2019

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, R. Kanazawa, T. Aoki, and T. Sameshima
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ホット-ダブルSi+/C+イオン注入法を用いた酸化膜中のSiC量子ドットの形成2019

    • 著者名/発表者名
      金澤力斗, 青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 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] 多結晶SiとアモルファスSi基板へのホットC+イオン注入法によるSiCナノドットの形成(Ⅱ):C+ドーズ依存性2019

    • 著者名/発表者名
      金澤力斗, 青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] バルクSi基板へのホットC+イオン注入法によるSiCナノドット形成 (Ⅳ):面方位依存性2019

    • 著者名/発表者名
      山本将輝,青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] SiC Nano-Dot Controlled by Hot-C+-Ion Implantation Conditions in Bulk-Si Substrate for Photonic Devices2018

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, S. Nakada, M. Yamamoto, S. Irie, T. Aoki, T. Sameshima
    • 学会等名
      IEEE Silicon Nanoelectronics Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SiC Dots in Amorphous-Si and Poly-Si Substrates Fabricated by Hot-C+ -Ion Implantation2018

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, R. Kanazawa, Y. Omata, T. Aoki, and T. Sameshima
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多結晶SiとアモルファスSi基板へのホットC+イオン注入法によるSiCナノドットの形成2018

    • 著者名/発表者名
      金澤力斗, 青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] バルクSi基板中のSiCナノドットサイズのプロセス依存性2018

    • 著者名/発表者名
      山本将輝,青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] バルクSi基板へのホットC+イオン注入法によるSiCナノドットの形成(Ⅱ) :イオン注入温度依存性2018

    • 著者名/発表者名
      中田真史,山本将輝,入江翔,小又祐介,青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] バルクSi基板へのホットC+注入法によるSiCナノドット形成 (III):Cドーズ量依存性2018

    • 著者名/発表者名
      入江翔, 山本将輝, 中田真史,小又祐介,青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 多結晶SiへのホットC+イオン注入法によるSiCナノドットの形成2018

    • 著者名/発表者名
      金澤力斗,小又祐介,井口裕輔,青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] SiC Nano-Dots in Bulk-Si Substrate Fabricated by Hot-C+-Ion Implantation Technique2017

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, S. Nakada, M. Yamamoto, S. Irie, Y. Omata, T. Aoki, and T. Sameshima
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hot-C+-Ion Implantation Optimization for Forming Nano-SiC Region at Surface (100 )SOI Substrate2017

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Omata, S. Nakada, T. Aoki, and T. Sasaki
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] (100)SOI基板表層でのナノ構造 SiC形成用ホットC+イオン注入法の最適化2017

    • 著者名/発表者名
      小又 祐介,青木 孝,佐々木 智一,水野 智久
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] バルク Si 基板へのホット C+イオン注入法による SiC ナノドットの形成2017

    • 著者名/発表者名
      中田 真史,山本 将暉,入江 翔,小又 祐介,青木 孝,鮫島 俊之,水野 智久
    • 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 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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