| 研究課題/領域番号 |
17KK0125
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
小川 修一 東北大学, 国際放射光イノベーション・スマート研究センター, 助教 (00579203)
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| 研究期間 (年度) |
2018 – 2021
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| キーワード | 二次元層状物質 / Si熱酸化 / リアルタイム光電子分光 / 酸化自己停止 |
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| 研究実績の概要 |
ケイ素（Si）原子1層の層状物質であるシリセンはトポロジカル絶縁体であることが予想されており、次世代の高速・省エネデバイスへの活用が期待される。基課題では、熱酸化プロセスにおける酸化反応自己停止を用いることで、酸化膜で囲まれたシリセン（シリセンインオキサイド：SIO）を作製することを目指して
いる。その一方で、基課題で用いる分光学的手法は、デバイスにおいて特性劣化の要因となる界面欠陥の評価が難しいという欠点がある。本研究ではSIO構造の高品質化を目的として、キャパシタやトランジスタの電気特性測定結果をもとにした界面欠陥評価方法の開発を行う。開発した評価方法を用いて得た欠陥の情報をSIO構造作製プロセスにフィードバックし、界面欠陥の少ないSIO作製プロセスの開発を目指すことを目的とする。2020年度は新型コロナウイルス感染拡大の影響で十分な実験ができなかったが、これまでに得られたデータや試料を最大限活用することで以下の成果を得た。
1) 光電子スペクトル解析手法の開発：これまでSPring-8で測定したデータをさらに有効活用するため、光電子スペクトルの非弾性散乱に由来するバックグラウンドと光電子ピークを同時に決定する解析プログラムを開発した。これによってSIO構造のような非弾性散乱由来バックグラウンドの大きい試料でも光電子スペクトルの解析を精度よく実施できるようになると期待できる。
２）グラフェン膜における高速酸素分子糖化現象の発見とそのメカニズム解明：2019年度にテスト作製したグラフェン／金属基板を用いて高速酸素分子照射実験を行った。その結果、0.8 eV以上の並進運動エネルギーを持つ酸素分子はグラフェンを非破壊で透過する現象を発見した。この現象はグラフェンの欠陥で酸素分子が解離し、酸素原子となってグラフェンを透過することを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
新型コロナウイルスの感染拡大に伴う海外渡航自粛要請の影響、および日本国内における非常事態宣言発令にともなうテレワーク実施の影響で本課題の推進に必要な実験が実施できなかったため。また2020年度は本来成果取りまとめも実施予定であったが、国際会議の中止により成果発表の機会がなかったため。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度も海外渡航が難しいことが予想されるが、試料を郵送で送ってもらうなどの代替手段による研究推進を進めて少しでも当初研究目的が達成できるように研究を進める。また、海外渡航禁止期間が長引くことを想定し、海外機関に渡航しなくても実施できる実験を整理する。
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