サーファクタント媒介による緩和Ｇｅ薄膜結晶の形成とデバイス応用

• 研究課題/領域番号: 24246003
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 鷲尾 勝由 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20417017)
• 研究分担者: 櫻庭 政夫 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (30271993)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 47,190千円 (直接経費: 36,300千円、間接経費: 10,890千円); 2014年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2013年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円); 2012年度: 28,470千円 (直接経費: 21,900千円、間接経費: 6,570千円)
• キーワード: ゲルマニウム / カーボン / サーファクタント / 緩和 / シリコン / 機能融合 / ドット / 自己組織 / 結晶成長 / 量子ドット / 電子デバイス / 光素子 / コミュニケーション

研究成果の概要

機能融合デバイス創生を目指し、カーボン(C)をサーファクタント媒介とした、Si基板上の緩和Ge薄膜結晶の形成技術を検討した。界面Si-C結合やSi-CとGe-C結合の同時形成により、ほぼ100%緩和したGe薄膜が形成できることを実証した。さらに、Si(100)表面をSi-C結合の形成を利用してc(4x4)再構成することにより、Ge量子ドットの自己組織的形成に向けた知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Formation of Ge dots on Si(100) using reaction of Ge with sub-monolayer carbon on top (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Itoh, Shinji Hatakeyama, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transition of carbon binding states on Si(100) depending on substrate temperature and its effect on Ge growth (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Itoh, Shinji Hatakeyama, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 雑誌名: Microelectronic Engineering 巻: 125 ページ: 14-17
  • DOI: 10.1016/j.mee.2013.12.023
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of Ge quantum dots on Si substrate using consecutive deposition of Ge/C and in situ post annealing (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinji Hatakeyama, Yuhki Itoh, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 雑誌名: Microelectronic Engineering 巻: 125 ページ: 28-32
  • DOI: 10.1016/j.mee.2013.12.026
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mediation effect of sub-monolayer carbon on interfacial mixing in Ge growth on Si(100) (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Itoh, Ryo Hayase, Shinji Hatakeyama, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C 巻: 11 号: 11-12 ページ: 1556-1560
  • DOI: 10.1002/pssc.201400032
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural transition in Ge growth on Si mediated by sub-monolayer carbon (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Itoh, Shinji Hatakeyama, Katsuyoshi Washio
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 557 ページ: 61-65
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2013.10.095
  • 査読あり
• [学会発表] Control of surface morphology in Ge/Si heterostructure by using sub-monolayer carbon deposition on top and in-site post annealing (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Itoh, Shinji Hatakeyama, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: 9th International Conference on Silicon Epitaxy and Heterostructures
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2015-05-17 – 2015-05-22
• [学会発表] Effect of carbon reaction temperature with Si(100) on Ge dot morphology (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Satoh, Yuhki Itoh, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: 9th International Conference on Silicon Epitaxy and Heterostructures
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2015-05-17 – 2015-05-22
• [学会発表] C/Ge/Si(100)構造におけるサブ原子層カーボンとGe成長温度のGe薄膜形成への影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤友樹、畠山真慈、川島知之、鷲尾勝由
  • 学会等名: 第62回 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学、平塚市
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] サブ原子層カーボンを用いたGeドットのSi-C結合形成温度依存性に関する検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤佑紀、伊藤友樹、川島知之、鷲尾勝由
  • 学会等名: 第62回 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学、平塚市
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] MBEを用いたSi(100)上2段階Ge薄膜成長における表面平坦化条件の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 早瀬凌、伊藤友樹、川島知之、鷲尾勝由
  • 学会等名: 第62回 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学、平塚市
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] アモルファスGe上のサブ原子層カーボンの熱処理を用いたSi(100)基板上のGe薄膜形成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青山琢磨、伊藤友樹、畠山真慈、川島知之、鷲尾勝由
  • 学会等名: 第62回 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学、平塚市
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Effect of sub-monolayer carbon on Ge/Si(100) layer on Ge dot formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Itoh, Shinji Hatakeyama, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: 8th International Workshop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai
  • 年月日: 2015-01-29 – 2015-01-30
• [学会発表] Effect of Si(100)c(4×4) surface reconstruction on Ge dots formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Satoh, Yuhki Itoh, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: 8th International Workshop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai
  • 年月日: 2015-01-29 – 2015-01-30
• [学会発表] Formation of Ge dots on Si(100) using reaction between Ge and sub-monolayer carbon on top (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Itoh, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: Materials Today Asia 2014
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 2014-12-09 – 2014-12-12
• [学会発表] Formation of Ge dots using stable Si(100)c(4×4) surface reconstructed by Si-C heterodimers (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Satoh, Yuhki Itoh, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: Materials Today Asia 2014
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 2014-12-09 – 2014-12-12
• [学会発表] サブ原子層カーボン/Geの反応を利用したSi(100)基板上Geドットの形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤友樹、川島知之、鷲尾勝由
  • 学会等名: 第69回 応用物理学会東北支部学術講演会
  • 発表場所: 東北大学、仙台市
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [学会発表] Si-C結合によるc(4×4)表面再構成を利用したGeドットの堆積量依存性に関する検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤佑紀、伊藤友樹、川島知之、鷲尾勝由
  • 学会等名: 第69回 応用物理学会東北支部学術講演会
  • 発表場所: 東北大学、仙台市
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [学会発表] Geバッファ層とサブ原子層カーボン導入によるGe/Siミキシングの抑制 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤友樹、早瀬凌、畠山真慈、川島知之、鷲尾勝由
  • 学会等名: 第75回 応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 札幌市、北海道
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] サブ原子層カーボンを用いたSi基板上Ge薄膜の平坦性向上に関する検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 畠山真慈、伊藤友樹、川島知之、鷲尾勝由
  • 学会等名: 第75回 応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌市
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] MBEを用いたSi(100)基板上の2段階Ge薄膜成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 早瀬凌、伊藤友樹、川島知之、鷲尾勝由
  • 学会等名: 第75回 応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌市
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Si-C結合を利用したGeドットの形成温度に関する検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤佑紀、伊藤友樹、川島知之、鷲尾勝由
  • 学会等名: 第75回 応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌市
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Effects of sub-monolayer carbon reaction at Si surface on Ge dot growth on Si(100) (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Itoh, Shinji Hatakeyama, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: 15th IUMRS-ICA
  • 発表場所: Fukuoka University, Fukuoka
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-30
• [学会発表] Effect of sub-monolayer carbon mediation on interfacial mixing in Ge growth on Si(100) (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Itoh, Shinji Hatakeyama, Ryo Hayase, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: E-MRS 2014 Spring Meeting
  • 発表場所: Lille, France
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-30
• [学会発表] Effect of carbon binding states on Ge growth on Si(100) substrate (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Itoh, Shinji Hatakeyama, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: 7th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
  • 発表場所: Sendai
• [学会発表] Formation of Ge quantum dots using in-situ post annealing amorphous Ge/C structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinji Hatakeyama, Yuhki Itoh, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: 7th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
  • 発表場所: Sendai
• [学会発表] サブモノレイヤカーボンによるGe/Siミキシングの抑制に関する検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 友樹, 早瀬 凌, 畠山 真慈, 川島 知之, 鷲尾 勝由
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 相模原市
• [学会発表] Si基板上アモルファスGe/Cのアニール処理によるGeドットの形成に関する検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 畠山真慈, 伊藤友樹, 奥野颯, 川島知之, 鷲尾勝由
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 相模原市
• [学会発表] Si基板上での低温Ge薄膜成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 早瀬 凌, 伊藤 友樹, 川島 知之, 鷲尾 勝由
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 相模原市
• [学会発表] Structural transition of Ge growth on Si induced by submonolayer carbon (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Itoh, Shinji Hatakeyama, Takuya Matsuo, and Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: 8th International Conference on Silicon Epitaxy and Heterostructures
  • 発表場所: Fukuoka
• [学会発表] 異なる結合状態のカーボン・バッファ層を用いた Si基板上Ge薄膜成長 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤友樹, 畠山真慈, 奥野颯, 鷲尾勝由
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 京田辺市
• [学会発表] Influence of submonolayer carbon coverage and deposition temperature on Ge growth on Si(100) (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Itoh, Shinji Hatakeyama, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: E-MRS 2013 FALL MEETING
  • 発表場所: Warsaw, Porland
• [学会発表] Carbon-interfered growth of Ge quantum dots on Si substrate (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinji Hatakeyama, Yuhki Itoh, Tomoyuki Kawashima, Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: E-MRS 2013 FALL MEETING
  • 発表場所: Warsaw, Porland
• [学会発表] Structural transition of Ge growth on Si induced by submonolayer carbon (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Itoh, Shinji Hatakeyama, Takuya Matsuo, Katsuyoshi Washio
  • 学会等名: The 8th International Conference on Silicon Epitaxy and Heterostructures
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] カーボン・サーファクタントを用いたSi基板上の緩和Ge薄膜成長の検討
  • 著者名/発表者名: 伊藤友樹、畠山真慈、松尾拓哉、鷲尾勝由
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] カーボン・サブ単原子バッファ層を用いたSi基板上のGeドットの形成に関する検討
  • 著者名/発表者名: 畠山真慈、伊藤友樹、松尾拓哉、鷲尾勝由
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 神奈川工科大学