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超高集積回路の大容量化に伴い、ナノ領域で発現する量子効果をデバイス動作に応用する動きが活発化している。本研究では量子効果を発現すべく、量子ドットを制御しながら形成し、次世代不揮発性メモリとして期待されている量子ドットメモリの実現を目指している。量子ドットは原料ガスであるフェナントレン(C_<14>H_<10>)を集束したGa^+イオンで分解することにより形成した。ドットサイズは100nm、200nm、300nmとした。ドットを取り囲むコントロール酸化膜は、300℃でのラジカル酸化の方法を用いた。本研究ではレーザーラマン分光法によるカーボンドットの結晶性評価、走査型イオン顕微鏡(SIM)によるドット配列の評価および原子間力顕微鏡(AFM)による表面状態の確認を行った。またTFT構造を作製し電気的特性評価を行った。SIMおよびAFMによる表面観察の結果、炭素ナノドットが規則的に配列していることが確認できた。次に、ラマンスペクトルの解析を行った結果、炭素ナノドットは、非晶質状態のいわゆるダイヤモンドライクカーボン(DLC)であることが確認された。熱処理を行ったところ、有限サイズの結晶にみられるフォノンの散乱に起因するピークの強度の増加およびグラファイト構造に起因するピークの高波数側へのシフトが確認できた。これは高温での加熱処理によりグラファイトの網平面の成長と積層の積み重ねの増加とともに積層規則性が徐々に増加し、アモルファス状態から有限サイズの結晶化が促進されたためと考えられる。堆積時におけるGa^+注入及びDLCのグラファイト化によりバンドギャップの縮小(深い量子井戸の形成)が期待できる。本年度は、炭素ナノドット作製プロセスが確定したので、次の段階として、ペンタセンをチャネルとした炭素ナノドット薄膜トランジスタ(TFT)を作製した。出力特性において、ゲートに負バイアスを印加した時にトランジスタ特性が観測された。最終年度は、ドットの電子注入の指針となる容量-電圧(C-V)測定を行い、トランジスタにストレスを印加し、しきい値電圧の変化を確認し、可逆的メモリ動作及び保持特性を検証する方針である。
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