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半導体単原子層を用いた超微細素子の基盤研究

研究課題

研究課題/領域番号 24560422
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関神奈川大学

研究代表者

水野 智久  神奈川大学, 理学部, 教授 (60386810)

研究分担者 鮫島 俊之  東京農工大学, 共生科学技術研究院, 教授 (30271597)
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 *注記
5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2014年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2013年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2012年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード電子デバイス / 集積回路 / 半導体物性 / マイクロ・ナノデバイス
研究成果の概要

数nm以下の超微細CMOS構造として有望なSi膜厚T0.5nmの二次元Si(2D-Si)を形成することに成功し,その量子的閉じ込め効果による物性変調を実験的に実証した.フォノンの閉じ込め効果による低波数側のRamanスペクトルを確認できた.更にTの減少とともに,より低波数側のRamanスペクトルが観測できることも実証した.また,PL法により,2D-Siのバンド構造の変調効果,即ち禁制帯幅Eの増大効果を実証した.EはTの減少とともに急激に増大し,3D-SiのEの1.1eVより約0.6eVも増加することを実証した.更に,不純物によるEナローイング効果が,3D-Siより低下することも明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (17件)

  • [雑誌論文] Surface-oxide stress induced band-structure modulation in two-dimensional Si layers2015

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Suzuki, Y. Nagamine, Y. Nakahara, Y. Nagata, T. Aoki, and T. Maeda
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 54 号: 4S ページ: 04DC02-04DC02

    • DOI

      10.7567/jjap.54.04dc02

    • NAID

      210000144960

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Impurity doping effects on impurity band structure modulation2015

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Nagamine, Y. Suzuki, Y. Nakahara, Y. Nagata, T. Aoki, and T. Sameshima
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 54 号: 4S ページ: 04DC05-04DC05

    • DOI

      10.7567/jjap.54.04dc05

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] n+/p+-Single Doping Effects on Impurity Band Structure Modulation2014

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Nakahara, Y. Nagamine, Y. Suzuki, Y. Nagata, T. Aoki, and T. Sameshima
    • 雑誌名

      Extended Abst. of SSDM

      巻: なし ページ: 854-855

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Impact of Surface Oxide Layer on Band Structure Modulation2014

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Suzuki, M. Yamanaka, Y. Nagamine, Y. Nakahara, Y. Nagata, T. Aoki, and T. Maeda
    • 雑誌名

      Extended Abst. of SSDM

      巻: なし ページ: 46-47

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantum confinement effects in doped two-dimensional Si layers: novel device design for two-dimensional pn-junction structures2014

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Nakahara, Y. Nagata, Y. Suzuki, T. Aoki, and T. Sameshima
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 号: 4S ページ: 04EC08-04EC08

    • DOI

      10.7567/jjap.53.04ec08

    • NAID

      210000143562

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal direction dependence of quantum confinement effects of two-dimensional Si layers fabricated on silicon-on-quartz substrates: modulation of phonon spectra and energy-band structures2014

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Nagata, Y. Suzuki, Y. Nakahara, T. Aoki, and T. Sameshima
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 号: 4S ページ: 04EC09-04EC09

    • DOI

      10.7567/jjap.53.04ec09

    • NAID

      210000143563

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic Phonon-Confinement-Effects/Band-Structure-Modulation of Two-Dimensional Si Layers Fabricated on Silicon-on-Quartz Substrates2013

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Nagata, Y. Suzuki, Y. Nakahara, T. Tanaka, T. Aoki and T. Sameshima
    • 雑誌名

      Extended Abst. of SSDM

      巻: なし ページ: 96-97

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Physical Limitation of pn Junction in Two Dimensional Si Layers for Future CMOS2013

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Nakahara, Y. Nagata, Y. Suzuki, Y. Kubodera, Y. Shimizu, T. Aoki, and T. Sameshima
    • 雑誌名

      Extended Abst. of SSDM

      巻: なし ページ: 696-697

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Study on Surface-Orientation/Strain Dependence of Phonon Confinement Effects and Band Structure Modulation in Two-Dimensional Si Layers2013

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Mizuno, Takashi Aoki, Yuhsuke Nagata, Yuhta Nakahara, and Toshiyuki Sameshima
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 52 号: 4S ページ: 04CC13-04CC13

    • DOI

      10.7567/jjap.52.04cc13

    • NAID

      210000142000

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Study of Silicon Monolayers for Future Extremely Thin Silicon-on-Insulator Devices: Phonon/Band Structures Modulation Due to Quantum Confinement Effects2012

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Mizuno, Keisuke Tobe, Yohichi Maruyama, and Toshiyuki Sameshima
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 51 号: 2S ページ: 02BC03-02BC03

    • DOI

      10.1143/jjap.51.02bc03

    • NAID

      210000140201

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 数nm-CMOS 素子用二次元Si層の検討 (Ⅹ):水素アニールによる影響2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木 佑弥,長嶺 由騎,青木 孝,前田 辰郎,水野 智久
    • 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
    • 年月日
      2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 数nm-MOS素子用二次元Si層検討(Ⅺ):C添加による物性変調2015

    • 著者名/発表者名
      [52]長嶺 由騎,鈴木 佑弥,青木 孝,水野 智久
    • 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
    • 年月日
      2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 数nm-CMOS素子用二次元Si層の検討(Ⅷ):酸化膜応力によるバンド変調2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木佑弥, 長嶺由騎,山中正博,青木孝,前田辰郎, 水野智久
    • 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
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 数nm-COMOS素子用二次元Si層の検討(Ⅸ):量子閉じ込め効果の結晶方位依存性へのドーパントの影響2014

    • 著者名/発表者名
      長嶺由騎, 鈴木佑弥,青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 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
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] n+/p+-Single Doping Effects on Impurity Band Structure Modulation2014

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Nakahara, Y. Nagamine, Y. Suzuki, Y. Nagata, T. Aoki, and T. Sameshima
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Impact of Surface Oxide Layer on Band Structure Modulation2014

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Suzuki, M. Yamanaka, Y. Nagamine, Y. Nakahara, Y. Nagata, T. Aoki, and T. Maeda
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Physical Limitation of pn Junction in Two Dimensional Si Layers for Future CMOS

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Nakahara, Y. Nagata, Y. Suzuki, Y. Kubodera, Y. Shimizu, T. Aoki, and T. Sameshima
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      福岡ヒルトンホテル
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Anisotropic Phonon-Confinement-Effects/Band-Structure-Modulation of Two-Dimensional Si Layers Fabricated on Silicon-on-Quartz Substrates

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Nagata, Y. Suzuki, Y. Nakahara, T. Tanaka, T. Aoki and T. Sameshima
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      福岡ヒルトンホテル
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 数nm-CMOS素子用二次元Si層の検討(III):量子的閉じ込め効果の異方性

    • 著者名/発表者名
      永田祐介,中原雄太,青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 数nm-CMOS 素子用二次元Si 層の検討(IV):光学特性の変調効果

    • 著者名/発表者名
      鈴木佑弥,中原雄太,永田祐介,青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 数nm-CMOS素子用二次元Si層の検討(V):高濃度不純物原子のバンド変調/フォノン閉じ込め効果への影響

    • 著者名/発表者名
      中原雄太,永田祐介,鈴木佑弥,青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 数nm-CMOS 素子用二次元Si 層の検討(VI):閉じ込め効果の異方性のSi 膜厚依

    • 著者名/発表者名
      永田祐介,中原雄太,青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      青山学院大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 数nm-CMOS素子用二次元Si層の検討(VII):量子的閉じ込め効果のドナー/アクセプター濃度依存性

    • 著者名/発表者名
      中原雄太,永田祐介,鈴木佑弥,青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      青山学院大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Surface-Orientation/Strain Dependence of Quantum Confinement Effects in Si Monolayers for Future CMOS Devices

    • 著者名/発表者名
      T.Mizuno, K.Higa, Y.Nakajima, D.Urata, Y.Abe, H.Akamatsu,Y.Nagata, Y.Nakahara, Y.Sato, J.Takehi and T.Sameshima
    • 学会等名
      国際固体素子材料学会
    • 発表場所
      京都国際会館
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 数nm-CMOS素子用2次元Si層の検討(II):バンド構造の変調効果

    • 著者名/発表者名
      永田祐介,中原雄太,青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 数nm-CMOS素子用2次元Si層の検討(I):フォノン閉じ込め効果の面方位/歪み依存性

    • 著者名/発表者名
      中原雄太,永田祐介,青木孝,鮫島俊之,水野智久
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 数nm-CMOS素子用Si単原子層の検討(II):フォトルミネッセンス特性

    • 著者名/発表者名
      水野智久,戸部圭亮,丸山洋一,鮫島俊之
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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