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ホモマテリアルヘテロ界面の周期配列制御によるメタマテリアルの創製

公募研究

研究領域配列ナノ空間を利用した新物質科学:ユビキタス元素戦略
研究課題/領域番号 22013006
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関電気通信大学

研究代表者

中村 淳  電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (50277836)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2011年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2010年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード超格子 / ヘテロ界面 / バンド不連続 / 第一原理計算 / 局所誘電率 / ポリタイプ
研究概要

本研究は、(1)人工的に制御された「ホモマテリアルヘテロ界面」構造を利用したヘテロ界面の基礎物理モデルの構築と、(2)その周期配列制御によるメタマテリアルの創製、を目論むものである。すなわち、本質的に界面の格子不整合を含まない同物質の異結晶形ヘテロ構造を利用して、新たなメタマテリアルの創製とそのヘテロ構造デバイスへの応用の可能性を探る。昨年までにとりあげた窒化ホウ素(BN)に加え、本年はIV-IV族化合物半導体として最も典型的な物質で、ワイドバンドギャップ半導体として応用上も非常に重要な炭化ケイ素(SiC)、およびポストスケール世代の半導体材料として注目されるSiGe混晶を対象として、その「ホモマテリアルヘテロ界面」の電子状態を評価した。密度汎関数理論に基づく第一原理計算を用いて結晶多形超格子の電子状態計算を行った。用いた結晶多形は、立方晶系(閃亜鉛鉱構造)の3C、および六方晶系の2H(ウルツ鉱構造)、4H、および6Hである。本研究では3C/nHタイプの超格子(n=2,4,6)を考えた。SiCやSiGeのようなIV-IV族半導体および昨年評価を行ったBNのようなIII-V族化合物半導体の超格子はいずれもタイプIIの超格子となり、一方IV族単体半導体同士のヘテロ界面を用いるといずれもタイプIの超格子となることがわかった。化合物であるか単体であるかによって超格子のタイプが異なるのは、そのバンドダイヤグラムから理解可能であることが示された。また、各超格子について局所誘電率(屈折率)の空間プロファイルを評価したところ、界面近傍における誘電率の変化領域は原子レベル(高々2から3原子層以内)であることがわかった。ホモマテリアルヘテロ界面を用いることによって、急峻な界面特性を持つ超格子を作製可能であることが理論的に示された。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] First-principles calculations of the dielectric constant for the GeO2 films2011

    • 著者名/発表者名
      M.Tamura, J.Nakamura, A.Natori
    • 雑誌名

      Key Eng.Mat.

      巻: 470 ページ: 60-65

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/kem.470.60

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] First-principles evaluation of the local dielectric properties of GeO2 ultrathin films2011

    • 著者名/発表者名
      J.Nakamura
    • 学会等名
      15th International Conference on Thin Films (ICTF-15)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Local Profile of the Dielectric Constant Near the Oxygen Vacancy in the GeO2 Films2011

    • 著者名/発表者名
      J.Nakamura, M.Tamura
    • 学会等名
      American Vacuum Society 58th International Symposium & Exhibition (AVS-58)
    • 発表場所
      Nashville, USA
    • 年月日
      2011-11-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] BN結晶多形ヘテロ構造の電子状態2010

    • 著者名/発表者名
      加藤豪
    • 学会等名
      第30回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 年月日
      2010-11-05
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] GeO2超薄膜およびGeO2/Ge界面の誘電特性:局所誘電特性に及ぼす欠陥の影響2010

    • 著者名/発表者名
      田村雅大
    • 学会等名
      第30回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 年月日
      2010-11-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Band and Dielectric Discontinuities of the Si1-xGex/Si1-yCy Superlattices2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ohsugi
    • 学会等名
      American Vacuum Society 57th International Symposium & Exhibition (AVS-57)
    • 発表場所
      アルバカーキコンベンションセンター(USA)
    • 年月日
      2010-10-19
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] GeO2超薄膜およびGeO2/Ge界面のナノスケール誘電特性2010

    • 著者名/発表者名
      田村雅大
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎県)
    • 年月日
      2010-09-15
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Local profile of dielectric constants near the oxygen vacancy in GeO22010

    • 著者名/発表者名
      M.Tamura
    • 学会等名
      International Symposium on Technology Evolution for Silicon Nano-Electronics (ISTESNE)
    • 発表場所
      東工大(東京都)
    • 年月日
      2010-06-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of the local dielectric constant near the oxygen vacancy for the defective HfO2 and SiO2 films2010

    • 著者名/発表者名
      J.Nakamura
    • 学会等名
      The 37th International Symposium on Compound Semiconductors
    • 発表場所
      高松シンボルタワー(香川県)
    • 年月日
      2010-06-01
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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