シリコンLSI融合型ゲルマニウム・ナノワイヤの創製と超高速トランジスタの実証

• 研究課題/領域番号: 26600083
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 結晶工学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 都甲 薫 筑波大学, 数理物質系, 助教 (30611280)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: ナノワイヤ / ゲルマニウム / 結晶成長

研究成果の概要

本研究では、シリコン集積回路（Si-LSI）の高性能化（高速・低消費電力化）を目指し、絶縁体上にゲルマニウム・ナノワイヤ（Ge-NW）を、Si-LSIの損傷温度（約500℃）以下で直接合成する技術を提案する。具体的には、絶縁体上に（111）面配向したGe膜を形成する「Al誘起成長法」と、単結晶基板上にGe-NWを合成する「Vapor-Liquid-Solid法」を重畳することを検討した。その結果、SiO2基板上、さらにはプラスチック基板上においても配向Ge-NWを合成することに成功した。絶縁体上において、均一な半導体ナノワイヤを直接合成した初めての成果である。

研究成果

• [雑誌論文] Transfer-free synthesis of highly ordered Ge nanowire arrays on glass substrate (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nakata, K. Toko, W. Jevasuwan, N. Fukata, N. Saitoh, N. Yoshizawa, and T. Suemasu
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 107 号: 13 ページ: 133102-133102
  • DOI: 10.1063/1.4932054
  • NAID: 120007135961
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Vertically Aligned Ge Nanowires on Flexible Plastic Films Synthesized by (111)-Oriented Ge Seeded Vapor－Liquid－Solid Growth (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Toko, M. Nakata, W. Jevasuwan, N. Fukata, and T. Suemasu
  • 雑誌名: ACS Applied Materials ＆ Interfaces 巻: 7 号: 32 ページ: 18120-18124
  • DOI: 10.1021/acsami.5b05394
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] SiGe薄膜の低温合成技術と熱電変換への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 都甲薫、山本淳、末益崇
  • 学会等名: 応用物理学会シリコンテクノロジー分科会研究集会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-11-14
  • 招待講演
• [学会発表] IV族半導体薄膜の金属誘起層交換成長 ―現象の理解と制御― (2016)
  • 著者名/発表者名: 都甲薫、末益崇
  • 学会等名: 第8回半導体材料・デバイスフォーラム
  • 発表場所: くまもと県民交流館パレア（熊本県熊本市）
  • 年月日: 2016-11-05
  • 招待講演
• [学会発表] Highly (111)-oriented Ge on insulators formed by Al-induced crystallization leading to vertically aligned Ge nanowires (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Nakata, K. Toko, W. Jevasuwan, N. Fukata, and T. Suemasu
  • 学会等名: ICCGE-18
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-08-11
  • 国際学会
• [学会発表] プラスチック上Ge薄膜の結晶方位制御と垂直配向ナノワイヤ合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 都甲 薫、中田 充紀、大谷 直生、Jevasuwan Wipakorn、深田 直樹, 末益 崇
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] Fabrication of Vertical Ge Nanowires on Amorphous Substrates by Combining Au-seeded Chemical-Vapor Deposition with Al-induced Crystallization (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nakata, K. Toko, W. Jevasuwan, N. Fukata, and T. Suemasu
  • 学会等名: 2015 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2015)
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-09-30
  • 国際学会
• [学会発表] Ge(111)薄膜を利用したガラス上Geナノワイヤの均一合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中田 充紀、都甲 薫、Jevasuwan Wipakorn、深田 直樹、末益 崇
  • 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（神奈川）
  • 年月日: 2015-03-11
• [備考] 研究室HP
  • URL: http://www.bk.tsukuba.ac.jp/~ecology/