基板表面不活性層を用いたシリコン基板上の高安定な弗化物共鳴トンネル素子の実現

• 研究課題/領域番号: 20360004
• 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: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 筒井 一生 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (60188589)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2010年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2009年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2008年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: 弗化物 / ヘテロエピタキシー / 表面不活性 / シリコン / ゲルマニウム / シリサイド / 共鳴トンネル / 超薄膜 / ヘテロ構造 / 化学反応抑制 / バッファ層 / エピタキシャルシリサイド / ニッケルシリサイド / 電子デバイス / 量子井戸 / トンネル現象

研究概要

シリコン(Si)基板上に製作される弗化物超薄膜積層構造を用いた共鳴トンネル素子では、構成する弗化物であるCdF2と基板のSiとの強い化学反応性が問題であった。本研究では、弗化物層とSi基板の界面に化学的に不活性なゲルマニウム(Ge)あるいは金属シリサイドの結晶層を新たに導入し、これまで不可能であった高い温度での高品質の弗化物超薄膜の成長に成功し、動作安定性の高い共鳴トンネルデバイス実現への技術を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Si基板上のフッ化物系共鳴トンネルダイオード (2009)
  • 著者名/発表者名: 筒井一生
  • 雑誌名: 応用物理 78巻, 第5号 ページ: 432-436
  • NAID: 10024751771
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of Ultra Thin Fluoride Heterostructures on Ge(111) for Quantum Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: Takao Oshita, Keita Takahashi, Kazuo Tsutsui
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth vol.311 ページ: 2224-2226
  • 査読あり
• [雑誌論文] Si基板上のフッ化物系共鳴トンネルグイオード (2009)
  • 著者名/発表者名: 筒井一生
  • 雑誌名: 応用物理 78 ページ: 432-436
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of Ultra Thin Fluoride Heterostructures on Ge(lll)for Quantum Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Oshita, K. Takahashi, K. Tsutsui
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 311(7) ページ: 2224-2226
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of Fluoride Quantum Well Heterostructures for Resonant Tunneling Devices on Si Substrates (2008)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Tsutsui, Takao Oshita, So Watanabe, Motoki Maeda
  • 雑誌名: ECS Transaction Vol.13, No.2 ページ: 253-262
• [雑誌論文] 弗化物共鳴トンネル素子とそのCMOS集積化への展望 (2008)
  • 著者名/発表者名: 筒井一生
  • 雑誌名: 電子情報通信学会誌 vol.91, No.2 ページ: 147-149
  • 査読あり
• [学会発表] シリサイドバッファ層を用いたSi基板上弗化物ヘテロ構造の成長 (2011)
  • 著者名/発表者名: 萱沼良介 ,林優士, 齊藤昇, 高橋慶太, 筒井一生
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木市
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Ge基板上の弗化物絶縁膜へのSrF_2層導入による電流リーク制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋慶太, 林優士, 萱沼良介, 齊藤昇, 筒井一生
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木市
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] シリサイドバッファ層を用いたSi基板上弗化物ヘテロ構造の成長 (2011)
  • 著者名/発表者名: 萱沼良介, 林優士, 齊藤昇, 高橋慶太, 筒井一生
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川(震災により講演会中止)
• [学会発表] Ge基板上の弗化物絶縁膜へのSrF2層導入による電流リーク制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋慶太, 林優士, 萱沼良介, 齊藤昇, 筒井一生
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川(震災により講演会中止)
• [学会発表] Epitaxial NiSi_2 Buffer Technique for Fluoride Resonant Tunneling Devices on Si (2010)
  • 著者名/発表者名: Keita Takahashi, Yuki Yoshizumi, Yuji Fukuoka, Noboru Saito, Kazuo Tsutsui
  • 学会等名: 2010 Int.Conf.on Solid State Devices and Materials (SSDM 2010)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Ge基板上での高温成長による弗化物RTDの欠陥制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋慶太, 林優士, 萱沼良介, 齊藤昇, 筒井一生
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎市
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] NiSi_2バッファ層を用いたSi基板上弗化物ヘテロ構造の成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 齊藤昇, 吉住友樹, 福岡佑二, 萱沼良介, 林優士, 高橋慶太, 筒井一生
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎市
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] Molecular Beam Epitaxy of Very Thin Fluoride Films on Ge (111) and Its Application to Resonant Tunneling Diodes (2010)
  • 著者名/発表者名: Keita Takahashi, Takao Oshita, Kazuo Tsutsui
  • 学会等名: 52nd Electronic Materials Conference (EMC 2010)
  • 発表場所: Notre Dame, Indiana, USA
  • 年月日: 2010-06-24
• [学会発表] Ge(111)基板上への弗化物超薄膜の成長と共鳴トンネル素子への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋慶太, 齊藤昇, 大下隆生, 筒井一生
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 平塚市(東海大学)
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] Si基板上の弗化物共鳴トンネル素子のためのNiSi_2二段階成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 齊藤昇, 吉住友樹, 福岡佑二, 高橋慶太, 筒井一生
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 平塚市(東海大学)
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] Epitaxial NiSi_2 Buffer Technique for Fluoride Resonant Tunneling Devices on Si (2010)
  • 著者名/発表者名: Keita Takahashi, Yuki Yoshizumi, Yuji Fukuoka, Noboru Saito, Kazuo Tsutsui
  • 学会等名: 2010 Int.Conf.on Solid State Devices and Materials(SSDM2010)
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] Ge基板上での高温成長による弗化物RTDの欠陥制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋慶太, 林優士, 萱沼良介, 齊藤昇, 筒井一生
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎
• [学会発表] NiSi_2バッファ層を用いたSi基板上弗化物ヘテロ構造の成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 齊藤昇, 吉住友樹, 福岡佑二, 萱沼良介, 林優士, 高橋慶太, 筒井一生
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎
• [学会発表] Molecular Beam Epitaxy of Very Thin Fluoride Films on Ge(111) and Its Application to Resonant Tunneling Diodes (2010)
  • 著者名/発表者名: Keita Takahashi, Takao Oshita, Kazuo Tsutsui
  • 学会等名: 52nd Electronic Materials Conference (EMC2010)
  • 発表場所: Notre Dame, USA.
• [学会発表] Ge(111)基板上への弗化物超薄膜の成長と共鳴トンネル素子への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋慶太, 齊藤昇, 大下隆生, 筒井一生
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] Si基板上の弗化物共鳴トンネル素子のためのNiSi_2二段階成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 齊藤昇, 吉住友樹, 福岡佑二, 高橋慶太, 筒井一生
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] NiSi_2バッファ層を用いたSi基板上の弗化物ヘテロ構造の成長 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉住友樹, 齊藤昇, 大下隆生, 筒井一生
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山市(富山大学)
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Ge(111)基板上への弗化物超薄膜エピタキシャル成長と共鳴トンネルダイオード試作 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋慶太, 齊藤昇, 大下隆生, 筒井一生
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山市(富山大学)
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Ge(lll)基板上への弗化物超薄膜エピタキシヤル成長 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋慶太, 大下隆生, 筒井一生
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: つくば市(筑波大学)
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] エピタキシヤルNiSi2バッファ層を用いたSi基板上への弗化物ヘテロ構造の成長 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉住友樹, 横手善智, 大下隆生
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: つくば市(筑波大学)
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] NiSi_2バッファ層を用いたSi基板上の弗化物ヘテロ構造の成長 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉住友樹, 齊藤昇, 大下隆生, 筒井一生
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] Ge(111)基板上への弗化物超薄膜エピタキシャル成長と共鳴トンネルダイオード試作 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋慶太, 齊藤昇, 大下隆生, 筒井一生
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] Ge(111)基板上への弗化物超薄膜エピタキシャル成長 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋慶太, 大下隆生, 筒井一生
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 茨城
• [学会発表] エピタキシャルNiSi_2バッファ層を用いたSi基板上への弗化物ヘテロ構造の成長 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉住友樹, 横手善智, 大下隆生, 筒井一生
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 茨城
• [学会発表] NiSi2バッファ層を用いたSi基板上弗化物共鳴トンネルダイオードの検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 横手義智, 高橋慶太, 吉住友樹, 大下隆生, 筒井一生
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 春日井市(中部大学)
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] Ge(lll)基板上弗化物共鳴トンネルダイオードの製作 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高橋慶太, 横手義智, 大下隆生, 筒井一生
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 春日井市(中部大学)
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] NiSi_2バッファ層を用いたSi基板上弗化物共鳴トンネルダイオードの検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 横手義智, 高橋慶太, 吉住友樹, 大下隆生, 筒井一生
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛知
• [学会発表] Ge(111)基板上弗化物共鳴トンネルダイオードの製作 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高橋慶太, 横手義智, 大下隆生, 筒井一生
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会3p-ZQ-14
  • 発表場所: 愛知
• [学会発表] Growth of ultra thin fluoride heterostructures on Ge (111) for quantum devices (2008)
  • 著者名/発表者名: Takao Oshita, Keita Takahashi, Kazuo Tsutsui
  • 学会等名: 15th Int.Conf.on Molecular Beam Epitaxy
  • 発表場所: Vancouver, Canada.
• [学会発表] Growth of Fluoride Quantum Well Heterostructures for Resonant Tunneling Devices on Si Substrates (2008)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Tsutsui, Talao Oshita, So Watanabe, Motoki Maeda
  • 学会等名: 213th ECS Meeting
  • 発表場所: Phoenix, USA.(Invited)
• [備考]
  • URL: http://www.tsutsui.ep.titec.ac.jp/