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ナノ界面理論の新展開とそのナノデバイスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 18360017
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関筑波大学

研究代表者

白石 賢二  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (20334039)

研究分担者 中山 隆史  千葉大学, 理学部, 教授 (70189075)
押山 淳  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (80143361)
岡田 晋  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 准教授 (70302388)
舘野 賢  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 准教授 (40291926)
ボエロ マウロ (BOERO Mauro)  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 准教授 (40361315)
バーバー サバッシュ (BERBER Savas)  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 助手 (90375402)
研究期間 (年度) 2006 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
17,520千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 2,220千円)
2008年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2007年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2006年度: 7,900千円 (直接経費: 7,900千円)
キーワード第一原理計算 / 界面 / ナノサイエンス / 将来デバイス / ナノデバイス / 半導体 / 酸化物 / 理論 / 金属 / ナノ物性 / 界面反応 / 絶縁体 / 量子効果 / 界面準位
研究概要

ナノスケール界面に独特の新しい物理概念の構築に成功し、従来の界面科学の常識を覆すことに成功した。具体的には従来の界面物理学で絶対的な極限と考えられていたショットキー極限が本当の極限ではないことを理論的に示し、さらに実験で実証した。また、金属シリサイドが形成の原子レベルの起源、歪んだGe層に生じる正孔の起源等も明らかにした。さらに、こうして得られたナノスケール界面の新概念を未来デバイスに応用することに成功した。

報告書

(4件)
  • 2008 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2009 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (29件) (うち査読あり 18件) 学会発表 (18件)

  • [雑誌論文] Temperature dependence of capacitance of Si quantum dot floating gate MOS capacitor2009

    • 著者名/発表者名
      櫻井蓉子
    • 雑誌名

      Journal of Physics, Conference Series (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical studies of Coupled Quantum Dot System with a Two-dimensional Electron Gas in the Magnetic Fields.2009

    • 著者名/発表者名
      高田幸宏
    • 雑誌名

      Journal of Physics, Conference Series (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Study oh Time Depehdent Phenomena of Photo-Assisted Tunneling through Charged Quantum Dot2009

    • 著者名/発表者名
      村口正和
    • 雑誌名

      Joutnal of Physics C (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum cascade multi-electron in jection into Si-quantum-dot floatihg gates embedded in SiO2 matrices2008

    • 著者名/発表者名
      高田幸宏
    • 雑誌名

      Applied Surface Science 254

      ページ: 6199-6202

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical study of the time-dependent phenomena on a two-dimensional electron gas weakly coupled with a discrete level2008

    • 著者名/発表者名
      村口正和
    • 雑誌名

      Japanese Joumal of Applied Physics 47

      ページ: 7807-7811

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energetics of nanoscale graphene ribbons: Edge geometries and electronic structures2008

    • 著者名/発表者名
      岡田晋
    • 雑誌名

      Physical Review B. 77

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energetics of Carbon Peapods: Radial deformation of nanotubes and aggreation of encapsulated C602008

    • 著者名/発表者名
      岡田晋
    • 雑誌名

      Physical Review B 77

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ge vacancies at Ge/Si interfaces: Stress-enhanced pairing distortion2008

    • 著者名/発表者名
      K. Takai, K. Shiraishi, A. Oshiyama
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B 77

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 金属/絶縁体界面の統一理論2008

    • 著者名/発表者名
      白石賢二、中山隆史
    • 雑誌名

      表面科学 29

      ページ: 92-98

    • NAID

      10021165483

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum effects in a double-walled carbon nanotube capacitor2007

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida, S. Okada, K. Shiraishi, and A. Oshiyama
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B 76(15) : Art. No. 155436 OCT

    • NAID

      120007139048

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppression of oxygen vacancy formation in Hf-based high-k dielectrics by lanthanum incorporation2007

    • 著者名/発表者名
      N, Umezawa, K, Shiraishi, et.al.
    • 雑誌名

      APPLIED PHYSICS LETTERS 91(13) : Art. No. 132904 SEP

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Physical origin of stress-induced leakage currents in ultra-thin silicon dioxide films2007

    • 著者名/発表者名
      T. Endoh, K. Hirose, K. Shiraishi
    • 雑誌名

      IEICE TRANSACTIONS ON ELECTRONICS E90C

      ページ: 955-961

    • NAID

      110007519658

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of nitrogen atoms in reduction of electron charge traps in Hf-based high-k dielectrics2007

    • 著者名/発表者名
      N. Umezawa, K. Shiraishi, K. Torii, et. al.
    • 雑誌名

      IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS 28

      ページ: 363-365

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppression of oxygen vacancy formation in Hf-based high-k dielectrics by lanthanum incorporation2007

    • 著者名/発表者名
      N. Umezawa, K. Shiraishi, S. Sugino, et. al.
    • 雑誌名

      APPLIED PHYSICS LETTERS 91

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gate-component-induced high-k compositional change for dual-metal/dual-high-k CMOS-Cost-effective approach to utilize the effective work function stabilization by pinning-2007

    • 著者名/発表者名
      M. Kadoshima, Y. Sugita, K. Shiraishi, H. Watanabe, S. Miyazaki, T. Chikyow, K. Yamada, T. Aminaka, E. Kurosawa, T. Matsuki, T. Aoyama, Y. Nara, and Y. Ohji.
    • 雑誌名

      Technical Digest of 2007 Symposium on VLSI Technology

      ページ: 66-67

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influences of annealing in reducing and oxidizing ambients on flatband voltage properties of HfO2 gate stack structures2007

    • 著者名/発表者名
      K. Ohmori, P. Ahmet, M. Yoshitake, T. Chikyow, K. Shiraishi, K. Yamabe, H. Watanabe, Y. Akasaka, Y. Nara, K.-S. Chang, M. L. Green, K. Yamada
    • 雑誌名

      JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 101

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab initio-based approach on initial growth kinetics of GaN on GaN(001)2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Kangawa, Y. Matsuo, T. Akiyama, T. Ito, K. Shiraishi and K. Kakimoto
    • 雑誌名

      JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH 301

      ページ: 75-78

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modified Oxygen Vacancy Induced Fermi Level Pinning Model Extendable to P-Metal Pinning2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Akasaka, G. Nakamura, K. Shiraishi, N. Umezawa, K. Yamabe, O. Ogawa, M. Lee, T. Amiaka, T. Kasuya, H. Watanabe, T. Chikyow, F. Ootsuka, Y. Nara, and K. Nakamura
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys Part 2, 45

    • NAID

      10018461127

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] THEORETICAL STUDIES ON THE PHYSICAL PROPERTIES OF POLY-SI AND METAL GATES/HfO_2 RELATED HIGH-K DIELECTRICS INTERFACES2006

    • 著者名/発表者名
      K.Shiraishi, K.Torii, Y.Akasaka, T.Nakayama, T.Nakaoka, S.Miyazaki, T.Chikyow, K.Yamada, Yasuo Nara
    • 雑誌名

      ECS Transactions 1(5)

      ページ: 479-479

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Extensive Studies for Effects of Nitrogen Incorporation into Hf-based High-k Gate Dielectricxs2006

    • 著者名/発表者名
      N.Umezawa, K.Shiraishi, H.Watanabe, K.Torii, Y.Akasaka, S.Inumiya, M.Boero, A.Uedono, S.Miyazaki, T.Ohno, T., Chikyow, K.Yamabe, Y.Nara, K.Yamada
    • 雑誌名

      ECS Transactions 2(1)

      ページ: 63-63

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Physics of Metal/High-k Interfaces2006

    • 著者名/発表者名
      T.Nakayama, K.Shiraishi, S.Miyazaki, Y.Akasaka, T.Nakaoka, K.Torii, A.Ohta, P.Ahmet, K.Ohmori, N.Umezawa, H.Watanabe, T.Chikyow, Y.Nara, H.Iwai, K.Yamada
    • 雑誌名

      ECS Transactions 3(3)

      ページ: 129-129

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Wide Controllability of Flatband Voltage in La_2O_3 Gate Stack Structures - Remarkable Advantages of La_2O_3 over HfO_2 -2006

    • 著者名/発表者名
      K.Ohmori, P.Ahmet, K.Shiraishi, K.Yamabe, H.Watanabe, Y.Akasaka, N.Umezawa, K.Nakajima, M.Yoshitake, T.Nakayama, K.-S.Chang, K.Kakushima, Y.Nara, M.L.Green, H.Iwai, K.Yamada, T.Chikyow
    • 雑誌名

      ECS Transactions 3(3)

      ページ: 351-351

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Modified Oxygen Vacancy Induced Fermi Level Pinning Model Extendable to P-Metal Pinning2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Akasaka, G.Nakamura, K.Shiraishi, N.Umezawa, K.Yamabe, O.Ogawa, M.Lee, T.Amiaka, T.Kasuya, H.Watanabe, T.Chikyow, F.Ootsuka, Y.Nara, K.Nakamura
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. Part 2 45

    • NAID

      10018461127

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Introduction of defects into HfO_2 gate dielectrics by metal-gate deposition studied using x-ray photoelectron spectroscopy and positron annihilation2006

    • 著者名/発表者名
      A.Uedono, T.Naito, T.Otsuka, K.Shiraishi, K.Yamabe, S.Miyazaki, H.Watanabe, N.Umezawa, T.Chikyow, Y.Akasaka, S.Kamiyama, Y.Nara, Yamada
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys. 100

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Oxygen-Vacancy-Induced Threshold Voltage Shifts in Hf-Related High-k Gate Stacks2006

    • 著者名/発表者名
      K.Shiraishi, K.Yamada, K.Torii, Y.Akasaka, K.Nakajima, M.Konno, T.Chikyow, H.Kitajima, T.Arikado, Y.Nara
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 508

      ページ: 305-305

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] New Theory of Effective Work Functions at Metal/High-k Dielectric Interfaces - Application to Metal/High-k HfO_2 And La_2O_3 Dielectric Interfaces -2006

    • 著者名/発表者名
      K.Shiraishi, T.Nakayama, Y.Akasaka, S.Miyazaki, T.Nakaoka, K.Ohmori, P.Ahmet, K.Torii, H.Watanabe, T.Chikyow, Y.Nara, H.Iwai, K.Yamada
    • 雑誌名

      ECS Transactions 2(1)

      ページ: 25-25

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A Novel Remote Reactive Sink Layer Technique for the Control of N and O Concentrations in Metal/High-k Gate Stacks2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Akasaka, K.Shiraishi, N.Umezawa, O.Ogawa, T.Kasuya, T.Chikyow, F.Ootsuka, Y.Nara, K.Nakamura
    • 雑誌名

      Technical Digest of 2006 Symposium on VLS1 Tech., Honolulu, USA

      ページ: 206-206

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Nano-scale view of atom intermixing at metal/semiconductor interfaces2006

    • 著者名/発表者名
      T.Nakayama, S.Itaya, D.Murayama
    • 雑誌名

      J. Phys. Conf. Ser. 38

      ページ: 216-216

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Thernal annihilation process of stacking-fault tetrahedron defect in Si-film epitaxy2006

    • 著者名/発表者名
      R.Kobayashi, T.Nakayama
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 508

      ページ: 29-29

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] MONOS型メモリたおけるSiN層のN空孔型欠陥の原子構造と電子構造2009

    • 著者名/発表者名
      山口慶太
    • 学会等名
      2009年春華第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-30
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] MONOS型メモリにおけるSiN層へのO混入の効果の理論的検討2009

    • 著者名/発表者名
      大竹朗
    • 学会等名
      2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-30
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Temperature Dependence of Electron Tunneling between Quantum Dots and Electron Gas2009

    • 著者名/発表者名
      櫻井蓉子
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 発表場所
      ピッツバーグ (アメリカ)
    • 年月日
      2009-03-19
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] New insight into Tunneling Process between Quantum Dot and Electron Gas2009

    • 著者名/発表者名
      村口正和
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 発表場所
      ピッツバーグ (アメリカ)
    • 年月日
      2009-03-19
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] MONOS型メモリの電荷蓄積機構の第一原理計算による考察2009

    • 著者名/発表者名
      大竹朗
    • 学会等名
      第14回ゲートスタック研究会
    • 発表場所
      東レ三島研修センター
    • 年月日
      2009-01-24
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 第一源理計算によるシリサイドの安定性に主関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      五月女真一
    • 学会等名
      第14回ゲートスタック研究会
    • 発表場所
      東レ三島研修センター
    • 年月日
      2009-01-24
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Temperature Dependence of Electron Transport betweeen Quantum Dots and Electron Gas2009

    • 著者名/発表者名
      櫻井蓉子
    • 学会等名
      Intermation Symosium on Nanoscal Transport and Technology
    • 発表場所
      厚木
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Generation of Acceptor Levels in Ge By the Uniaxial Strain-ATheoretical Apprqach-2008

    • 著者名/発表者名
      高井健太郎
    • 学会等名
      215th Meeting of Electrochemical Society
    • 発表場所
      ホノルル (アメリカ)
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical investigations on metal/high-k interfaces2008

    • 著者名/発表者名
      白石賢二
    • 学会等名
      2008 Intemational Conferonce on Solid-State and Integrated-Circuit Technology
    • 発表場所
      北京
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Characteristic Nature of High-k Dielectric Interfaces2008

    • 著者名/発表者名
      K. Shiraishi
    • 学会等名
      IEEE EDS WIMNACT 2008 on NANOELECRONICS
    • 発表場所
      Sikkim, India
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Physics of Schottky barrier at Metal/high-k Interface2008

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama, R. Ayuda, H. Nii, K. Shiraishi
    • 学会等名
      2008 MRS Spring Meeting, H5.5
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Schottky barrier and stability of metal/high-k interfaces ; theoretical view2007

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama(Invited)
    • 学会等名
      Int. Conf. Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Theoretical Studies on Metal/. High-k Gate Stacks2007

    • 著者名/発表者名
      K. Shiraishi, Y. Akasaka, G. Nakamura, T. Nakayama, S.Miyazaki, H.Watanabe, A.Ohta, K. Ohmori, T. Chikyow, Y. Nara, K.Yamabe, and K. Yamada(Invited)
    • 学会等名
      211th Meeting of Electrochemical Society, Chicago
    • 発表場所
      USA
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Schottky barrier and stability of metal/high-k interfaces; theoretical view2007

    • 著者名/発表者名
      T. Nakayama
    • 学会等名
      Int. Conf. Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan.
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical Studies on Metal/.High-k Gate Stacks2007

    • 著者名/発表者名
      K. Shiraishi, Y. Akasaka, G. Nakamura, T. Nakayama, S. Miyazaki, H. Watanabe, A. Ohta, K. Ohmori, T. Chikyow, Y. Nara, K. Yamabe, and K. Yamada
    • 学会等名
      211th Meeting of Electrochemical Society
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] How can first principles calculations give large contributions to industries?2007

    • 著者名/発表者名
      K. Shiraishi
    • 学会等名
      ISSP International Workshop/Symposium on Foundation and Application of Density Functional Theory
    • 発表場所
      Kashiwa, Japan
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical Studies on Fermi Level Pining of Hf-Based High-k Gate Stacks Based on Thermodynamics2007

    • 著者名/発表者名
      K. Shiraishi, Y. Akasaka, G. Nakamura, M. Kadoshima, H. Watanabe, K. Ohmori, T. Chikyow, K. Yamabe, Y. Nara, Y. Ohji and K. Yamada
    • 学会等名
      212th Meeting of Electrochemical Society
    • 発表場所
      Washington D. C., USA
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Interface Properties of Hf-Based High-k Gate Dielectrics-O Vacancies and Interface Reaction2007

    • 著者名/発表者名
      K. Shiraishi
    • 学会等名
      14th International Workshop on the Physics of Semiconductor Devices
    • 発表場所
      Mumbai, India
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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