絶縁性基板上のゲルマニウム二次元結晶の創製と電子物性の解明

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02169
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21050:電気電子材料工学関連
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 大田 晃生 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10553620)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: ゲルマニウム / サファイア / 極薄膜 / 二次元結晶 / 結晶化

研究成果の概要

絶縁性基板であるSapphire上に極薄Ge結晶、究極的にはGe二次元結晶を形成にすることを目的とし、研究を推進した。Sapphire(0001)は熱処理により清浄かつ平坦な基板表面を得る技術が確立されていることに加えて、その表面の原子配列はGe(111)の成長に適している。そこで、Sapphire上にRFマグネトロンスパッタによりGe薄膜を形成し、熱処理によるGe薄膜の結晶化や熱酸化による薄膜化を行い、その結晶構造や表面平坦性を評価した。特に、Ge薄膜堆積時の基板加熱の効果や、アモルファスGe薄膜の固相結晶化、Geの融点付近の温度での短時間熱処理による溶融結晶化を調べた。

自由記述の分野

半導体工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

微細で高性能な電子デバイスを実現する材料として、二次元結晶が期待されている。本研究ではグラフェンを構成する炭素(C)と同じ14族の元素であるゲルマニウム(Ge)において、その極薄結晶、究極的には二次元結晶を、絶縁性基板上に形成することを目的として研究を推進し、数ナノメートルのGe薄膜の固相結晶化では、結晶核生成と成長を意図した二段階の熱処理をすることが有効であることなど有意義な知見を得ることができた。