炭化ケイ素半導体の酸化膜界面欠陥構造への計算科学的解析に関する研究

• 研究課題/領域番号: 19560329
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 宮下 敦巳 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (00354944)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2008年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2007年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 炭化ケイ素 / 第一原理計算 / 分子動力学 / 界面構造 / 欠陥準位 / 炭化珪素半導体 / 界面物理 / 欠陥構造

研究概要

極限環境下で使用される素子として期待されている炭化ケイ素半導体デバイスは、素子特性向上のため界面欠陥構造を解析する事が急務となっている。酸化膜界面の原子・電子構造を解析するため、第一原理分子動力学計算コードを用いた加熱・急冷シミュレーションにて界面構造モデルを生成した所、実素子と同様な良好なアモルファス酸化膜界面構造を生成出来る温度プロファイルを決定する事に成功し、界面における微小原子接続構造を導出した。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamical simulation of SiO2/4H-SiC interface on C-face oxidation process: from first principles (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Ohnuma, A.Miyashita, M.Iwasawa, M.Yoshikawa, H.Tsuchida
  • 雑誌名: Materials Science Forum 600-603 ページ: 591-594
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical simulation of SiO_2/4H-SiC interface on C-face oxidation process : from first principles (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ohnuma, A. Miyashita, M. Iwasawa, M. Yoshikawa, H. Tsuchida
  • 雑誌名: Materials Science Forum 600-603 ページ: 591-594
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-Principles Molecular Dynamics Simulation of Oxide Layer for SiC Devices (2008)
  • 著者名/発表者名: A.Miyashita, T.Ohnuma, M.Iwasawa, M.Yoshikawa, et al.
  • 雑誌名: Annual Report of the Earth Simulator Center Apr.2007-Mar.2008 ページ: 239-243
• [雑誌論文] First-Principles Molecular Dynamics Simulation of Oxide Layer for SiC Devices (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Miyashita, T. Ohnuma, M. Iwasawa, M. Yoshikawa, et al.
  • 雑誌名: Annual Report of the Earth Simulator Center Apr.2007-Mar.2008 ページ: 239-243
• [雑誌論文] Generation of amorphous SiO2/SiC interface structure by the first-principles molecular dynamics simulation (2007)
  • 著者名/発表者名: A.Miyashita, T.Ohnuma, M.Iwasawa, H.Tsuchida, M.Yoshikawa
  • 雑誌名: Materials Science Forum 556-557 ページ: 521-524
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical simulation of SiO2/4H-SiC(0001) interface oxidation process: from firstprinciples (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Ohnuma, A.Miyashita, M.Iwasawa, M.Yoshikawa, H.Tsuchida
  • 雑誌名: Materials Science Forum 556-557 ページ: 615-620
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-Principles Molecular Dynamics Simulation of Oxide Layer for SiC Devices (2007)
  • 著者名/発表者名: A.Miyashita, T.Ohnuma, M.Iwasawa, M.Yoshikawa, et al.
  • 雑誌名: Annual Report of the Earth Simulator Center Apr.2006-Mar.2007 ページ: 241-245
• [雑誌論文] Generation of amorphous SiO_2/SiC interface structure by the first-principles molecular dynamics simulation (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Miyashita, T. Ohnuma, M. Iwasawa, H. Tsuchida, M. Yoshikawa
  • 雑誌名: Materials Science Forum 556-557 ページ: 521-524
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical simulation of SiO_2/4H-SiC(0001)interface oxidation process:from first-principles (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Ohnuma, A. Miyashita, M. Iwasawa, M. Yoshikawa, H. Tsuchida
  • 雑誌名: Materials Science Forum 556-557 ページ: 615-620
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-Principles Molecular Dynamics Simulation of Oxide Layer for SiC Devices (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Miyashita, T. Ohnuma, M. Iwasawa, M. Yoshikawa, et. al.
  • 雑誌名: Annual Report of the Earth Simulator Center Apr.2006-Mar.2007 ページ: 241-245
• [学会発表] 第一原理分子動力学シミュレーションで生成されたアモルファスSiO2/SiC界面原子構造における界面接続モデル (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮下敦巳、大沼敏治、岩沢美佐子、土田秀一、吉川正人
  • 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
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] 第一分子動力学法によるSiO2/4H-SiC C面酸化過程シミュレーション : 温度の効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大沼敏治、宮下敦巳、岩沢美佐子、吉川正人、土田秀一
  • 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
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] 第一原理分子動力学シミュレーションで生成されたアモルファスSiO_2/SiC界面原子構造における界面接続モデル (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮下敦巳, 大沼敏治, 岩沢美佐子, 土田秀一, 吉川正人
  • 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
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] 第一分子動力学法によるSiO_2/4H-SiC C面酸化過程シミュレーション:温度の効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大沼敏治, 宮下敦巳, 岩沢美佐子, 吉川正人, 土田秀一
  • 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
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] 第一原理分子動力学法にて生成された大規模アモルファスSiO2/SiCモデルにおける界面構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮下敦巳、大沼敏治、岩沢美佐子、土田秀一、吉川正人
  • 学会等名: シリコンカーバイドおよび関連ワイドギャップ半導体研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] SiO2/4H-SiC C面における酸化過程の動的シミュレーション : 温度の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大沼敏治、宮下敦巳、岩沢美佐子、吉川正人、土田秀一
  • 学会等名: シリコンカーバイドおよび関連ワイドギャップ半導体研究会 第17回講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] 第一原理分子動力学法にて生成された大規模アモルファスSiO_2/SiCモデルにおける界面構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮下敦巳, 大沼敏治, 岩沢美佐子, 土田秀一, 吉川正人
  • 学会等名: シリコンカーバイドおよび関連ワイドギャップ半導体研究会 第17回講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] SiO_2/4H-SiC C面における酸化過程の動的シミュレーション : 温度の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大沼敏治, 宮下敦巳, 岩沢美佐子, 吉川正人, 土田秀一
  • 学会等名: シリコンカーバイドおよび関連ワイドギャップ半導体研究会 第17回講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] Amorphous SiO2/SiC interface defect structure generated with first-principle molecular dynamics simulation (2008)
  • 著者名/発表者名: A.Miyashita, T.Ohnuma, M.Iwasawa, H.Tsuchida, M.Yoshikawa
  • 学会等名: 2008 MRS fall meeting
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2008-12-02
• [学会発表] Amorphous SiO_2/SiC interface defect structure generated with first-principle molecular dynamics simulation (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Miyashita, T. Ohnuma, M. Iwasawa, H. Tsuchida, M. Yoshikawa
  • 学会等名: 2008 MRS fall meeting
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2008-12-02
• [学会発表] 第一原理分子動力学法によるSiO2/SiC界面の大規模数値解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮下敦巳、大沼敏治、岩沢美佐子、土田秀一、吉川正人
  • 学会等名: 第3回高崎量子応用研究シンポジウム
  • 発表場所: 高崎
  • 年月日: 2008-10-09
• [学会発表] 第一原理分子動力学法によるSiO_2/SiC界面の大規模数値解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮下敦巳, 大沼敏治, 岩沢美佐子, 土田秀一, 吉川正人
  • 学会等名: 第3回高崎量子応用研究シンポジウム
  • 発表場所: 高崎
  • 年月日: 2008-10-09
• [学会発表] Dynamical simulation of SiO2/4H-SiC C-face interface oxidation process at 1500K (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Ohnuma, A.Miyashita, M.Iwasawa, M.Yoshikawa, H.Tsuchida
  • 学会等名: E-MRS 2008
  • 発表場所: Warsaw
  • 年月日: 2008-09-15
• [学会発表] Dynamical simulation of SiO_2/4H-SiC C-face interface oxidation process at 1500K (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ohnuma, A. Miyashita, M. Iwasawa, M. Yoshikawa, H. Tsuchida
  • 学会等名: E-MRS 2008
  • 発表場所: Warsaw
  • 年月日: 2008-09-15
• [学会発表] アモルファスSiO2/SiC界面構造の第一原理計算による生成III (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮下敦巳、大沼敏治、岩沢美佐子、土田秀一、吉川正人
  • 学会等名: 2008年春季第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 船橋
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] SiO2/4H-SiC(000-1)C面における酸化過程の第一原理分子動力学計算 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大沼敏治、宮下敦巳、岩沢美佐子、吉川正人、土田秀一
  • 学会等名: 2008年春季第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 船橋
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] アモルファスSiO_2/SiC界面構造の第一原理計算による生成III (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮下 敦巳、大沼 敏治、岩沢 美佐子、土田 秀一、吉川 正人
  • 学会等名: 2008年春季第55回応用物理学関係連合講i演会
  • 発表場所: 船橋
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] SiO_2/4H-SiC(000-1)C面における酸化過程の第一原理分子動力学計算 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大沼 敏治、宮下 敦巳、岩沢 美佐子、吉川 正人、土田 秀一
  • 学会等名: 2008年春季第55回応用物理学関係連合講i演会
  • 発表場所: 船橋
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] シミュレーションによるアモルファスSiO2/SiC界面の生成 ~温度条件による界面構造の違い~ (2007)
  • 著者名/発表者名: 宮下敦巳、大沼敏治、岩沢美佐子、土田秀一、吉川正人
  • 学会等名: SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会第16回講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2007-11-29
• [学会発表] SiO2/4H-SiC(000-1)C面における熱酸化過程の第一原理分子動力学シミュレーション -Si 面との違い- (2007)
  • 著者名/発表者名: 大沼敏治、宮下敦巳、岩沢美佐子、吉川正人、土田秀一
  • 学会等名: SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会第16回講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2007-11-29
• [学会発表] シミュレーションによるアモルファスSiO_2/SiC界面の生成〜温度条件による界面構造の違い〜 (2007)
  • 著者名/発表者名: 宮下 敦巳、大沼 敏治、岩沢 美佐子、土田 秀一、吉川 正人
  • 学会等名: SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会第16回講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2007-11-29
• [学会発表] SiO_2/4H-SiC(000-1)C面における熱酸化過程の第一原理分子動力学シミュレーション-Si面との違い- (2007)
  • 著者名/発表者名: 大沼 敏治、宮下 敦巳、岩沢 美佐子、吉川 正人、土田 秀一
  • 学会等名: SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会第16回講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2007-11-29
• [学会発表] Dynamical simulation of SiO2/4H-SiC interface on C-face oxidation process: from first principles (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Ohnuma, A.Miyashita, M.Iwasawa, M.Yoshikawa, H.Tsuchida
  • 学会等名: International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2007
  • 発表場所: Otsu
  • 年月日: 2007-10-19
• [学会発表] Dynamical simulation of SiOa/4H-SiC interface on C-face oxidation process:from first principles (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Ohnuma, A. Miyashita, M. Iwasawa, M. Yoshikawa, H. Tsuchida
  • 学会等名: International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2007
  • 発表場所: Otsu
  • 年月日: 2007-10-19
• [学会発表] 第一原理計算によるSiC酸化と界面準位発生の問題-界面構造生成と欠陥構造- (2007)
  • 著者名/発表者名: 宮下敦巳、大沼敏治、岩沢美佐子、土田秀一、吉川正人
  • 学会等名: SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会 第2回個別討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-07-27
• [学会発表] 第一原理計算によるSiC酸化と界面準位発生の問題-熱酸化過程の動的シミュレーション- (2007)
  • 著者名/発表者名: 大沼敏治、宮下敦巳、岩沢美佐子、吉川正人、土田秀一
  • 学会等名: SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会第2回個別討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-07-27
• [学会発表] 第一原理計算によるSiC酸化と界面準位発生の問題-界面構造生成と欠陥構造- (2007)
  • 著者名/発表者名: 宮下 敦巳、大沼 敏治、岩沢 美佐子、土田 秀一、吉川 正人
  • 学会等名: SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会第2回個別討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-07-27
• [学会発表] Firstprinciples molecular dynamics study of the oxidation process in the SiO2/4HSiC( 0001) interface (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Ohnuma, A.Miyashita, M.Iwasawa, M.Yoshikawa, H.Tsuchida
  • 学会等名: Conference on Computational Physics 2007
  • 発表場所: Brussels
• [学会発表] First-principles molecular dynamics study of the oxidation process in theSiO_2/4H-SiC(0001)interface (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Ohnuma, A. Miyashita, M. Iwasawa, M. Yoshikawa, H. Tsuchida
  • 学会等名: Conference on Computational Physics 2007
  • 発表場所: Brussels