荷電制御による原子操作

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11222203
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 上浦 洋一 岡山大学, 工学部, 教授 (30033244)
• 研究分担者: 末澤 正志 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (00005919) ; 石山 武 岡山大学, 工学部, 助手 (40314653) ; 山下 善文 岡山大学, 工学部, 講師 (80251354) ; 望月 康則 日本電気(株), 基礎研究所, 研究マネージャー ; 押山 淳 筑波大学, 物理学系, 教授 (80143361)
• キーワード: 電子励起 / 荷電制御 / 原子操作 / 原子移動 / 欠陥 / 水素 / シリコン / 化合物半導体

研究概要

本研究は、種々の電子励起効果のうちで、イオン化による荷電状態変化の効果に焦点を絞り、これによる欠陥の生成、局所構造変化、分解、移動など原子移動の機構を実験的・理論的に解明し、それを利用して原子移動を制御することを目的とし、Si, SiO_2,Ge, GaAs, GaN系結晶やデバイス構造中の点欠陥、転位、水素関連欠陥を対象として研究を行い、以下のような知見を得た。
1.Si中水素炭素複合欠陥の電子準位の応力依存性を測定し、欠陥の圧電定数を決定した。炭素近傍での水素の局所移動の活性化エネルギーと前置因子に対する水素の同位元素効果と荷電効果を明らかにし、その機構を欠陥電子状態のLCAOモデルを用いて研究した。
2.Si中の水素一白金複合欠陥の対称性と欠陥構造を決定した。白金近傍での水素の局所移動に対する荷電効果を研究し、その効果が炭素近傍での運動とは全く逆であることを明らかにした。
3.Si中の水素と点欠陥,不純物との複合欠陥を光吸収法により同定し、その性質を研究した。
4.SiGe層の上に成長したErドープSiエピ膜中でErに関連した中心の発光スペクトルを観測し、その発光強度がSiエピ膜中に内在する引っ張り応力によって増強することを明らかにした。
5.Si, Ge, GaAs中、Si_<1-x>Ge_x/Siヘテロエピ膜中の転位運動に対する水素の影響を検討した結果、水素が転位の電子状態に影響し、それが運動促進効果の原因となることを明らかにした。
6.SiO_2中の欠陥の電子状態と構造に対するNドープの効果を理論的に研究した。
7.GaN中の水素-マグネシウム・ペアーの安定性が高温での水素プラズマ処理により高くなることを見出した。
8.DRAMの漏れ電流に関係する欠陥を電気的検出磁気共鳴(EDMR)法により研究した。

研究成果

• [文献書誌] K.Fukuda: "Effects of Uniaxial Stress on the Electronic State of the Hydrogen-Carbon Complex in Silicon"Physica B. Vol.302-303. 227-232 (2001)
• [文献書誌] K.Fukuda: "Stress-Induced Level Shift of a Hydrogen-Carbon Complex in Silicon"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.40 No.2. 6700-6704 (2001)
• [文献書誌] K.Fukuda: "Stress-Induced Splitting of the Electronic Level Related to a Platinum-Hydrogen Complex in Silicon"Physica B. Vol.308-310. 240-243 (2001)
• [文献書誌] Y.Kamiura: "Electronically Controlled Motion of Hydrogen in Silicon"Physical Review B. Vol.65 No.11(掲載予定). (2002)
• [文献書誌] M.Suezawa: "Complexes of Point Defects and Hydrogen Generated by ElectronIrradiation of Hydrogenated Si at Low Temperatures"Physica B. Vol.308-310. 224-227 (2001)
• [文献書誌] Y.Sato: "Properties of Cr in Hydrogenated Si"Physica B. Vol.308-310. 434-437 (2001)
• [文献書誌] A.Nakanishi: "Complexes of Point Defects and Impurities in Electron-Irradiated CZ-Si Doped with Hydrogen"Physica B. Vol.308-310. 216-219 (2001)
• [文献書誌] M.Suezawa: "Infrared Spectra of Hydrogen Bound to GroupIII Acceptors in Si Homogeneous Line Broadening and Sidebands"Physical Review B. Vol.65 No.7(掲載予定). (2002)
• [文献書誌] T.Akiyama: "First-Principles Study of Hydrogen Incorporation in Multivacancy in Silicon"Journal of the Physical Society of Japan. Vol.70 No.6. 1627-1634 (2001)
• [文献書誌] J.-W Jeong: "Atomic and Electronic Structures of Boron Impurity and its Diffusion Mechanism"Physical Review B. Vol.64 No.23. 235204-1-9 (2001)
• [文献書誌] J.-W Jeong: "Atomic and Electronic Structures of N-incorporated Si Oxides"Physical Review Letters. Vol.86 No.16. 3574-3577 (2001)
• [文献書誌] J.-W Jeong: "Modulation of Deep Level Structures in SiO_2 Upon Nitrogen Incorporation"Physica B. Vol.308-310. 999-1002 (2001)
• [文献書誌] Takahide UMEDA: "Charge-Trapping Defects in Cat CVD Silicon Nitride Films"Thin Solid Films. Vol.395 No.1-2. 266-269 (2001)
• [文献書誌] Takahide UMEDA: "Defects Related to DRAM Leakage Current Studied by Electrically Detected Magnetic Resonance"Physica B. Vol.308-310. 1169-1172 (2001)