| 研究課題/領域番号 |
19K04478
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 (2022)
徳島文理大学 (2019-2021) |
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研究代表者 |
松田 和典 大阪大学, 大学院工学研究科, 招へい教授 (10192337)
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| 研究分担者 |
長岡 史郎 香川高等専門学校, 電子システム工学科, 教授 (30300635)
筒井 一生 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60188589)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | ゲルマニウム / ピエゾ抵抗効果 / 結晶歪 / 温度依存性 / 結晶欠陥 / 欠陥準位 / 荷電状態 / 水素アニール / 水素ラジカル / ノンドープ / 空孔 / 抵抗の温度特性 / ピゾ抵抗効果 / ホール効果 / 格子欠陥 / 酸素ドナー / 低温プロセス / 酸化膜 / 反転層 / スパッタ法 / スピンオングラス法 / 非線形性 / スピン・オン・グラス / 歪 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究計画では，①ｐ型Geの結晶方位<100>に１軸性応力を加えて抵抗変化率を調べ，縦方向（応力∥電流）の係数(π∥＝π11)と横方向（応力⊥電流）の係数(π⊥=π12)を求める．②ｐ型Geのピエゾ抵抗係数の不純物濃度依存性および結晶方向依存性について調べる．③実験結果にもとづいてp-Geのピエゾ抵抗効果の理論モデルを明確にする．
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| 研究成果の概要 |
変形ポテンシャル理論によるとp型の半導体はどの方向でもピエゾ抵抗係数が正であるが，従来報告されているp型Geの<100>方向だけがピエゾ抵抗係数が負となっており，長年の未解決の問題である．
本研究ではp型Geのピエゾ抵抗係数を詳しく調べた．その結果，この異常なピエゾ抵抗係数には，これまで知られていなかった要因が関係しているとの仮説を立てた．このことを明らかにするために，ノンドープGeに水素アニール処理を行い，ピエゾ抵抗係数が負から正へとドラスティックに変化することを見出した．この結果を最近の空孔に関する第一原理計算と比較し，空孔の荷電状態や欠陥準位が温度とともに変わる現象であることを示唆した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
最近，Geが次世代のトランジスタ材料として注目され始めてきている．GeはSiに比べてキャリアの移動度が３～４倍も大きく，このGeの特性を利用した次世代のトランジスタの研究がすすんでいる．
このような研究背景のなか，本研究は今までに正確に知られていなかったｐ型Geのピエゾ抵抗効果を実験的に調べ，特定の結晶方向において異常な値を示すピエゾ抵抗係数を明らかにし，欠陥準位が影響していることを示唆したオリジナル研究である．本研究によって，次世代のトランジスタ材料として研究されているGeの歪効果が明確になり，高性能トランジスタやセンサーなどへの応用範囲も広がるため，社会に与えるインパクトは大きい．
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