金属特性及び界面構造の制御による低抵抗金属/Geコンタクト形成に関する研究

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06374
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 西村 知紀 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 技術専門職員 (10396781)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ゲルマニウム / シリコン / フェルミレベルピンニング / ショットキー障壁 / 金属/半導体界面

研究成果の概要

本研究では金属/半導体界面に生じるフェルミレベルピンニングに関して金属仕事関数変調モデルを提案し，その基礎に対する検証と理解を進めた．
前者については，SiやGe等の半導体が仕事関数変調モデルにより妥当に描像できる系であること，低電子密度金属により仕事関数の変調効果が弱まることを新たな側面から実験的に示すことに成功した．
後者については，金属の真空仕事関数が表面構造の影響を受けることを踏まえ，想定される半導体界面での仕事関数変調効果が，具体的な界面構造因子として基板面方位の影響を受けることを明らかにしたと共に，半導体界面で考慮する必要がある正孔についての考え方を提案した．

自由記述の分野

半導体材料物性

研究成果の学術的意義や社会的意義

典型的な半導体材料であるSiや次世代半導体材料として有望なGeは，その金属との界面に生じるフェルミレベルピンニングが物理描像として本質的な仕事関数の変調効果として描像できるモデルを提案し，実験的に実証した．このモデルはSi,Geに限らず一般的な金属/半導体界面のショットキー障壁高さの決定機構へ適用することができ，理想的界面におけるショットキー障壁高さの制御の方向性を示している．この研究成果は技術的要求のある低抵抗金属/半導体ダイレクト界面形成等の半導体技術分野への貢献は勿論，半導体物理分野においても新たに一般化された理解の方向性を提案することができた．