| 研究課題/領域番号 |
21H01809
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
中塚 理 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20334998)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | Ⅳ族半導体 / エピタキシャル成長 / エネルギーバンド / 界面 / ゲルマニウム錫 / 結晶成長 / 薄膜 / Ⅳ族半導 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、一般的な熱平衡状態では存在し得ない非平衡的な規則系あるいは不規則系の新奇超高Sn組成IV族混晶薄膜を創製し、その電子物性の解明・制御に基づいて、新世代の電子・光電・熱電デバイス発展に資する物質科学・材料工学・プロセス工学基盤の構築を目指す。Sn組成50%に達する超高Sn組成GeSnあるいはSiSn薄膜の創製、およびその結晶・電子物性の解明を進め、デバイス省電力化・信号検出感度向上・集積回路の多機能化などの次世代ナノエレクトロニクスの発展に資する、新奇IV族混晶半導体薄膜の物質科学の深耕を図る。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、我々が有するSn系IV族混晶成長技術をさらに発展させて、一般的な熱平衡状態では存在し得ない非平衡的な新奇超高Sn組成IV族混晶薄膜を創製し、その電子物性の解明・制御に基づいて、新世代固体素子発展に資する工学基盤の構築を目指した。InPやGaSbなどの大格子定数基板の活用によってSn組成25～50%、膜厚10～100 nmのGeSnエピタキシャル層の形成を実証できた。また、フォトルミネッセンス法によりGeSn/GeSiSn積層構造や多積層GeSnナノドット/SiO2構造などの光電変換特性を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって、自然界には存在しない平衡固溶限界を数十倍超えて、デバイス応用にも期待できる実効的な膜厚を有する超高Sn組成IV族混晶の創製が達成された。この新奇のIV族混晶は特異なエネルギーバンド構造、電子・光電・熱電物性を有する可能性があり、またもし閃亜鉛鉱型のような規則系の結晶構造が優先的に形成される場合は、擬平衡的な安定性も有している可能性がある。今後、これらの特性がさらに解明されれば、新世代の半導体集積エレクトロニクスにも貢献する波及的応用も期待される。
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