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ゲルマニウム系二次元ハニカム結晶の自己組織化形成と結晶構造・電子状態制御

研究課題

研究課題/領域番号 18K19020
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分29:応用物理物性およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

大田 晃生  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10553620)

研究分担者 黒澤 昌志  名古屋大学, 工学研究科, 講師 (40715439)
洗平 昌晃  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (20537427)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワードゲルマニウム / 二次元結晶 / 表面偏析 / 電子状態 / ポストグラフェン / 電子物性 / ゲルマネニウム / ゲルマネン
研究成果の概要

金属薄膜へのゲルマニウム(Ge)の固溶と偏析を制御することで、Ge原子の二次元結晶を形成することを目指して研究を推進した。Geと共晶反応を示すAlを二次元結晶成長のテンプレートとし、Al蒸着時の堆積速度や膜厚を制御することによりGe(111)ウェハ上にAlをヘテロエピタキシャル成長できることが分かった。さらに、Al蒸着時の基板温度やAl蒸着後の真空中熱処理における処理温度や時間が試料表面の平坦化とGe原子の表面偏析に与える影響を系統的に調べ、サブナノメートルの極薄Ge結晶層を成長できることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ポストグラフェン材料として注目されているGe原子の二次元結晶の形成は、これまでに清浄化した単結晶金属表面上へのGe原子の蒸着により行われてきた。これに対して、本研究では、Geと共晶反応を示すAl薄膜をGeウェハ上にヘテロエピタキシャル成長し、基板加熱や熱処理に伴うGe原子のAl薄層中への固溶と表面偏析を制御することで、サブナノメートルのGe結晶を成長できることを明らかにすることができた。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Formation of ultrathin segregated-Ge crystal on Al/Ge(111) surface2020

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Masato、Ohta Akio、Kurosawa Masashi、Araidai Masaaki、Taoka Noriyuki、Simizu Tomohiro、Ikeda Mitsuhisa、Makihara Katsunori、Miyazaki Seiichi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SG ページ: SGGK15-SGGK15

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab69de

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Al/Ge(111)の表面偏析制御による極薄Ge結晶形成2020

    • 著者名/発表者名
      小林 征登、大田 晃生、田岡 紀之、池田 弥央、牧原 克典、宮﨑 誠一
    • 学会等名
      2020年 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] Growth of Hetero-epitaxial Al on Ge(111) and Segregation of Ge Crystal by Annealing2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi, A. Ohta, M. Kurosawa, M. Araidai, M. Ikeda, N. Taoka, T. Shimizu, K. Makihara, and S. Miyazaki
    • 学会等名
      32th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Growth of Ultrathin Segregated-Ge Crystal on Al/Ge(111) Surface2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi, A. Ohta, M. Kurosawa, M. Araidai, M. Ikeda, N. Taoka, T. Shimizu, K. Makihara, and S. Miyazaki
    • 学会等名
      2019 International Conference of Solid State of Device and Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First-Principles Study on Formation of Freestanding Silicene and Germanene2019

    • 著者名/発表者名
      M. Araidai, M. Kurosawa, A. Ohta, and K. Shiraishi
    • 学会等名
      2019 International Conference of Solid State of Device and Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Al/Ge(111)構造で生じる表面偏析を利用した極薄Ge結晶形成2019

    • 著者名/発表者名
      小林 征登、大田 晃生、田岡 紀之、池田 弥央、牧原 克典、宮﨑 誠一
    • 学会等名
      第19回 日本表面科学会中部支部・学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 熱処理によるAl/Ge(111)上の極薄Ge層形成2019

    • 著者名/発表者名
      小林 征登、大田 晃生、黒澤 昌志、洗平 昌晃、田岡 紀之、池田 弥央、牧原 克典、宮﨑 誠一
    • 学会等名
      電気通信情報学会(SDM) [シリコン材料・デバイス] シリコンテクノロジー分科会 6月度合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ヘテロエピタキシャルAl/Ge(111)上に偏析した極薄Geの化学分析2019

    • 著者名/発表者名
      小林 征登、大田 晃生、黒澤 昌志、洗平 昌晃、田岡 紀之、池田 弥央、牧原 克典、宮﨑 誠一
    • 学会等名
      2019年 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] Ge 2D Crystal Growth on Hetero-epitaxial Ag/Ge(111) by N2 Annealing2018

    • 著者名/発表者名
      A. Ohta K. Ito, M. Kurosawa, M. Araidai, M. Ikeda, K. Makihara, and S. Miyazaki
    • 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
    • 国際学会
  • [学会発表] First-Principles Study on Hydrogen Adsorption and Desorption of Silicene and Germanene2018

    • 著者名/発表者名
      M. Araidai, M. Kurosawa, A. Ohta, and K. Shiraishi
    • 学会等名
      14th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-14) in conjunction with 26th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM26)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エピタキシャルAl/Ge(111)の形成と真空中熱処理による表面平坦化およびGe析出2018

    • 著者名/発表者名
      小林 征登、大田 晃生、黒澤 昌志、洗平 昌晃、田岡 紀之、池田 弥央、牧原 克典、宮崎 誠一
    • 学会等名
      応用物理学会SC東海地区学術講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Two Dimensional Ge Crystal Growth by Annealing of Metal/Ge Stack2018

    • 著者名/発表者名
      大田 晃生
    • 学会等名
      第2回「ポストグラフェン材料のデバイス開発研究会」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Why chose a diffusion method towards creation of silicene & germanene2018

    • 著者名/発表者名
      黒澤 昌志
    • 学会等名
      第2回「ポストグラフェン材料のデバイス開発研究会」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] First-principles study on hydrogen adsorption-desorption property and simulated STM Images of germanene2018

    • 著者名/発表者名
      洗平 昌晃
    • 学会等名
      第2回「ポストグラフェン材料のデバイス開発研究会」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 真空蒸着によるGe(111)上のAlヘテロエピタキシャル成長2018

    • 著者名/発表者名
      小林 征登、大田 晃生、黒澤 昌志、洗平 昌晃、池田 弥央、牧原 克典、宮﨑 誠一
    • 学会等名
      2018年 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] IV族二次元結晶の電子状態・水素吸脱着に関する第一原理計算2018

    • 著者名/発表者名
      洗平 昌晃
    • 学会等名
      第1回 日本表面真空学会若手研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] 「共晶系で生じる析出現象を応用したIV族系ナノシート形成技術」、 ポストグラフェン材料の創製と用途開発最前線 -二次元ナノシートの物性評価、構造解析、合成、成膜プロセス技術-2020

    • 著者名/発表者名
      黒澤昌志, 大田晃生
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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