| 研究課題/領域番号 |
21K14199
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 九州大学 |
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研究代表者 |
茂藤 健太 九州大学, 総合理工学研究院, 特別研究員(PD) (70896191)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | ゲルマニウム / 多結晶 / 薄膜 / 金属コンタクト |
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| 研究開始時の研究の概要 |
シーズである高移動度多結晶Ge薄膜の低温合成技術を実デバイスに応用するためには、金属/多結晶Geコンタクトの制御が必須となる。一般に金属/Geコンタクトでは、強いフェルミレベルピニング（FLP）が生じるため、ショットキー障壁の制御（オーム性、整流性）が困難である。この課題に対し、申請者の所属研究室は、単結晶Ge基板上において、金属との界面に窒素（N）添加非晶質Ge層を形成することで、FLP緩和を実現した。本研究では、申請者と所属研究室の独自シーズ技術を融合し、多結晶Geにおいて初となる金属コンタクトの低温制御を実現する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、多結晶Geの電子デバイス応用に向け、金属/多結晶Geコンタクトの制御に取り組んだ。多結晶Ge上にZrNを直接スパッタ堆積することで、多結晶p型Ge上に初めて整流性（低電子障壁）コンタクトを形成することに成功した。さらに、ZrN/多結晶Ge界面に形成された窒素を含む非晶質層が低電子障壁実現の鍵であることを明らかにした。この窒素を含む非晶質層の上に様々な仕事関数の金属を形成したところ、金属の仕事関数を反映した整流特性が得られた。Geにおいて困難とされるショットキー障壁高さの制御を多結晶Ge上で実証した結果であり、多結晶Geの電子デバイス応用を開拓する成果である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高移動度でありながら低温合成可能な多結晶Geは、情報端末や太陽電池等の電子デバイスをガラスやプラスチック上等のあらゆる基材に作り込むことができる可能性を有する。そのデバイス応用に必要不可欠な金属/多結晶Geコンタクトに取り組む点に社会的意義がある。
一般に金属/Ge界面では、フェルミレベルピニング（FLP）と呼ばれる現象により、金属の仕事関数によらず高電子障壁を示してしまうため、p型Geでは整流性を得ることが難しい。本研究では、ZrNの直接スパッタ堆積を用いて多結晶p型Ge上での整流性（低電子障壁）の発現およびその障壁高さの制御を初めて実証しており、学術的意義も大きい。
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