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金属特性及び界面構造の制御による低抵抗金属/Geコンタクト形成に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K06374
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 電子デバイス・電子機器
研究機関東京大学

研究代表者

西村 知紀  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 技術専門職員 (10396781)

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
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワードゲルマニウム / シリコン / フェルミレベルピンニング / ショットキー障壁 / 金属/半導体界面 / 仕事関数 / コンタクト抵抗 / 電子デバイス・機器 / MOSFET
研究成果の概要

本研究では金属/半導体界面に生じるフェルミレベルピンニングに関して金属仕事関数変調モデルを提案し,その基礎に対する検証と理解を進めた.
前者については,SiやGe等の半導体が仕事関数変調モデルにより妥当に描像できる系であること,低電子密度金属により仕事関数の変調効果が弱まることを新たな側面から実験的に示すことに成功した.
後者については,金属の真空仕事関数が表面構造の影響を受けることを踏まえ,想定される半導体界面での仕事関数変調効果が,具体的な界面構造因子として基板面方位の影響を受けることを明らかにしたと共に,半導体界面で考慮する必要がある正孔についての考え方を提案した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

典型的な半導体材料であるSiや次世代半導体材料として有望なGeは,その金属との界面に生じるフェルミレベルピンニングが物理描像として本質的な仕事関数の変調効果として描像できるモデルを提案し,実験的に実証した.このモデルはSi,Geに限らず一般的な金属/半導体界面のショットキー障壁高さの決定機構へ適用することができ,理想的界面におけるショットキー障壁高さの制御の方向性を示している.この研究成果は技術的要求のある低抵抗金属/半導体ダイレクト界面形成等の半導体技術分野への貢献は勿論,半導体物理分野においても新たに一般化された理解の方向性を提案することができた.

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

    (13件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Understanding of Fermi level pinning at metal/germanium interface based on semiconductor structure2020

    • 著者名/発表者名
      Luo Xuan、Nishimura Tomonori、Yajima Takeaki、Toriumi Akira
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 13 号: 3 ページ: 031003-031003

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ab7713

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Almost pinning-free bismuth/Ge and /Si interfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Tomonori、Luo Xuan、Matsumoto Soshi、Yajima Takeaki、Toriumi Akira
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 9 号: 9 ページ: 095013-095013

    • DOI

      10.1063/1.5115535

    • 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] Reconsideration of Metal Work Function at Metal/Semiconductor Interface2017

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Tomonori, Yajima Takeaki, and Toriumi Akira
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 80 号: 4 ページ: 107-112

    • DOI

      10.1149/08004.0107ecst

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Understanding and control of Fermi level pinning at metal/germanium interface2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nishimura, X. Luo, T. Yajima, and A. Toriumi
    • 学会等名
      IEEE Int.Interconnect Technology Conference and Materials for Advanced Metallization Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Silicide/Si 界面における弱いFermi-level pinningの起源2019

    • 著者名/発表者名
      西村 知紀,羅 シュアン,矢嶋 赳彬,鳥海 明
    • 学会等名
      2019年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] Schottky界面におけるTwo-band MIGS (metal induced gap states) モデル2019

    • 著者名/発表者名
      西村 知紀,矢嶋 赳彬,鳥海 明
    • 学会等名
      2019年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] Understanding and control of Fermi level pinning at metal/germanium interface2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nishimura, X. Luo, T. Yajima, and A. Toriumi
    • 学会等名
      International Interconnect Technology Conference & Materials for Advanced Metallization
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reexamination of Fermi level pinning for controlling Schottky barrier height at metal/Ge interface2018

    • 著者名/発表者名
      西村 知紀,矢嶋 赳彬,鳥海 明
    • 学会等名
      2018年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
    • 招待講演
  • [学会発表] Further investigation of Fermi-level pinning on Ge from substrate side2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nishimura, X. Luo, T. Yajima, and A. Toriumi
    • 学会等名
      49th IEEE Semiconductor Interface Specialists Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 半導体界面における金属の仕事関数は真空で良いか?2018

    • 著者名/発表者名
      西村 知紀,羅 シュアン,矢嶋 赳彬,鳥海 明
    • 学会等名
      電子デバイス界面テクノロジー研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 金属/Ge 界面のFermi-level pinningに及ぼすGe の基板面方位効果2018

    • 著者名/発表者名
      西村 知紀,羅 シュアン;,矢嶋 赳彬,鳥海 明
    • 学会等名
      電子デバイス界面テクノロジー研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Generalized picture of work function of a metal with Schottky interface2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nishimura, T. Yajima, and A. Toriumi
    • 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] Reconsideration of Metal Work Function at Metal/Semiconductor Interface2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nishimura, T. Yajima, and A. Toriumi
    • 学会等名
      Electrochemical Society Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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