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トランジスタの微細化による集積回路の性能向上が物理的限界に直面しつつある。さらなる集積回路の性能向上には、新しい手法を採用し、トランジスタを高性能化することが必須である。本研究では、絶縁膜上に形成したGeSnをチャネルとした高性能トランジスタの実現を目指し、縁膜上にGeSnを高品位形成する新しい結晶成長技術、良好なデバイス動作を可能とするための不純物ドーピング技術等を創出することを目的として、3年計画で研究を推進した。
今年度は、3年計画の最終年度として、下記の成果を得た。
(1) 第2年度に引き続き、界面エネルギー変調による固相成長GeSnの移動度向上の機構の検討を行った。結晶粒界の準位密度は核発生サイトに依存することを明らかにするとともに、成長層の応力に着目して検討を行い、この現象は結晶核からの横方向成長時の応力発生の違いに起因する可能性があることを明らかにした。さらに、ポストアニール等を併用することで、キャリア移動度がさらに向上することを明らかにした。高性能な次世代薄膜デバイスの実現にむけた有用な知見である。
(2) 第2年度に引き続き、GeSn系薄膜への高濃度ドーピングを目的とし、V族元素等を触媒として用いる結晶成長プロセスの検討を行った。本手法で得られた成長GeSn層中の自由電子密度はV族元素の熱平衡固溶度に比べて著しく高いことを明らかにした。この現象は、結晶成長温度がGeSnと触媒の共晶温度に比べて高く、GeSn格子中に多量のV族原子が取り込まれやすいことに起因すると考えられる。本手法はGeSnトランジスタ高速動作に必須となる低抵抗電極形成プロセスとして期待される。
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