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本研究の目的は、"半導体ナノ細線のElastic Strain Engineering"に基づいた超小型機械量センサの実現を目指して、『ナノ細線集積MEMS歪み制御デバイス』の開発するとともに、同デバイスによって巨大弾性歪みの下でのSiCナノ細線のナノメカニクス特性および電気伝導現象を解明することである。研究期間全般を通して得られた研究成果を以下に示す。
(1)VLS成長させたSiOx被覆SiCナノ細線(C/S-SiCNW)と、蒸気フッ酸プロセスによりC/S-SiCNWのSiOx被覆を除去した3C-SiCNWコアのTEM観察の結果、C/S-SiCNWは直径 20-50 nmの結晶質の3C-SiCNWコアと、それを覆う厚さ 30-50 nmの非晶質のSiOxで構成されていた。また、ほとんどの3C-SiCNWコアは結晶方位<111>方向に沿って成長した3C-SiC構造であるが、積層欠陥により生じる六方晶SiCが3C-SiCNWコアの一部領域で見られた。
(2)新開発デバイスを用いた引張試験により、C/S-SiCNWの平均ヤング率および破断強度はそれぞれ215、7.0GPaであった。3C-SiCNWコアの平均ヤング率および破断強度はそれぞれ502.3、22.4GPaであり、SiOx被覆の有無による破断強度の変化および3C-SiCNWコアの大きなヤング率が確認できた。また、3C-SiCNWコアのヤング率のばらつきは、積層欠陥およびそれにより生じる六方晶SiCに起因していることが示された。
(3)I-V計測を引張試験と同時に実施した結果、本研究で用いたSiCNWはn型半導体と同様の振る舞いを示した。但し、C/S-SiCNWのゲージ率は-30.7となり、3C-SiCNWコアのそれ-15.8の約2倍の値を示した。これは、SiOxの表面電位がコア界面近傍での電子密度状態を変化させたためと推測される。
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