ナノチャネル・ヘテロエピタキシャル薄膜成長法の開発と応用

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20360015
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 市川 昌和 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 特任教授 (20343147)
• 研究分担者: 中村 芳明 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (60345105)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: ナノ材料 / 薄膜 / 量子ドット / シリコン / 半導体物性 / 表面・界面物性

研究概要

Si電子デバイスとSi光デバイスの融合を目的として、Si基板上に作製した極薄Si酸化膜を利用して超高密度のナノドット形成し、これらナノドットを種結晶に用いる良質の薄膜をヘテロエピタキシャル成長するためのナノチャネル・ヘテロエピタキシャル薄膜成長法を開発した。さらに、この薄膜成長法を用いて、Si基板上に結晶性の良いGeやGeSn薄膜とGaSbやGaAlSb薄膜を成長し、これらの結晶構造と発光特性を評価した。

研究成果

• [雑誌論文] Nanocontact heteroepitaxy of thin GaSb and AlGaSb films on Si substrates using ultrahigh-density nanodot seeds (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakamura, T.Miwa, M.Ichikawa
  • 雑誌名: Nanotechnology 印刷中(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory of localized plasmons for metal nanostructures in random-phase approximation (2011)
  • 著者名/発表者名: 市川昌和
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 80巻 ページ: 044606-1-044606-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation and Magnetic Properties of Ultrahigh Density Fe_3Si Nanodots Epitaxially Grown on Si(111) Substrates Covered with Ultrathin SiO_2 Films (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakamura, S.Amari, S.-P.Cho, N.Tanaka, M.Ichikawa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 50巻 ページ: 015501-1-015501-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] 極薄Si酸化膜を用いたエピタキシャル量子ドット二次元ナノ配列構造の自己組織化と自己修復 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村芳明、村山昭之、渡邉亮子、彌田智一、市川昌和
  • 雑誌名: 表面科学 31巻 ページ: 626-631
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-organized formation and self-repair of a two-dimensional nanoarray of Ge quantum dots epitaxially grown on ultrathin SiO_2-covered Si substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakamura, A.Murayama, R.Watanabe, T.Iyoda, M.Ichikawa
  • 雑誌名: Nanotechnology 21巻 ページ: 095305-1-095305-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1.5μm-1.6μm Photoluminescence of Silicon Layers with a High Density of Lattice Defects (2010)
  • 著者名/発表者名: A.A.Shklyaev, A.V.Latyshev, M.Ichikawa
  • 雑誌名: Semiconductors 44巻 ページ: 432-437
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scanning tunneling microscope-cathodoluminescence measurement of the GaAs/AlGaAs heterostructure (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Watanabe, Y.Nakamura, M.Ichikawa, S.Kuboya, R.Katayama, K.Onabe
  • 雑誌名: Jouranal of Vacuum Science & Technology B27巻 ページ: 1874-1880
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoluminescence from Si-capped GeSn nanodots on Si substrates formed using an ultrathin SiO_2 film technique (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakamura,, N.Fujinoki, M.Ichikawa
  • 雑誌名: 106巻 ページ: 014309-1-014309-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Opto-electronic properties of Ge and Si related nanostructures on ultrathin Si oxide covered Si surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Ichikawa, Y.Nakamura, A.A.Shklyaev
  • 雑誌名: Materials Research Society Symposium Proceedings 1145巻 ページ: 1145-MM05-06
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fourier-transform photoabsorption spectroscopy of quantum-confinement effects in individual GeSn nanodots (2009)
  • 著者名/発表者名: N.Naruse, Y.Mera, Y.Nakamura, M.Ichikawa, K.Maeda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 94巻 ページ: 093104-1-093104-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Defect-related light emission in the 1.4-1.7μm range from Si layers at room temperature (2009)
  • 著者名/発表者名: A.A.Shklyaev, Y.Nakamura, F.N.Dultsev, M.Ichikawa
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 105巻 ページ: 063513-1-063513-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation and optical properties of GaSb quantum dots epitaxially grown on Si substrates using an ultrathin SiO_2 film technique (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakamura,, T.Sugimoto, M.Ichikawa
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 105巻 ページ: 014308-1-014308-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of semiconductor nanostructures formed by using ultrathin Si oxide technology (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Ichikawa, S.Uchida, A.A.Shklyaev, Y.Nakamura, S.-P.Cho, N.Tanaka
  • 雑誌名: Applied Surface Science 255巻 ページ: 669-671
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local optical characterization related to Si cluster concentration in GaAs using scanning tunneling microscope cathodoluminescence spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡邉亮子, 中村芳明, 市川昌和
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 47巻 ページ: 6109-6113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial resolution of imaging contaminations on the GaAs surface by scanning tunneling microscope cathodoluminescence spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡邉亮子, 中村芳明, 市川昌和
  • 雑誌名: Applied Surface Science 254巻 ページ: 7737-7741
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sperical aberration corrected STEM studies of Ge nanodots grown on Si(001) surface with an ultrathin SiO_2 coverage (2008)
  • 著者名/発表者名: N.Tanaka, S.-P.Cho, A.A.Shklyaev, J.Yamasaki, E.Okunishi, M.Ichikawa
  • 雑誌名: Applied Surface Science 254巻 ページ: 7569-7527
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-assembled epitaxial growth of high density β-FeSi_2 nanodots on Si(001) and their spatially resolved optical absorption properties (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakamura,, S.Amari, N.Naruse, Y.Mera, K.Maeda, M.Ichikawa
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 8巻 ページ: 3019-3023
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Novel System Combining STM-cathodoluminescence and STM-electroluminescence Nanospectroscopies (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Watanabe, Y.Nakamura, S.Kuboya, R.Katayama, K.Onabe, M.Ichikawa
  • 学会等名: 18th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: 伊豆熱川、静岡
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] Optical properties of GaSb thin films on Si substrates grown by nano-channel epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Ichikawa, T.Miwa, A.Murayama, Y.Nakamura
  • 学会等名: 2010 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] STMカソードルミネッセンス分光法に適した導電性光プローブの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺健太郎、中村芳明、市川昌和
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学、長崎市
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 金属ナノ構造中の局在表面プラズモンに関する量子論II (2010)
  • 著者名/発表者名: 市川昌和
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学、長崎市
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] ナノチャネルヘテロエピタキシーによるSi基板上への薄膜成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 市川昌和、三羽貴文、村山昭之、中村芳明
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学、長崎市
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 金属ナノ構造中の表面プラズモンに関する量子論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 市川昌和
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 平塚市、東海大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] ブロックコポリマーPEOm-b-PMA(AZ)nを用いたSi(001)極薄酸化膜上のGe量子ドットの周期配列構造の結晶性および発光特性の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 村山昭之、中村芳明、渡辺亮子、彌田智一、市川昌和
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 平塚市、東海大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 極薄Si酸化膜を形成したSi基板上へのエピタキシャルGaSb薄膜の形成過程と発光特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三羽貴文、中村芳明、市川昌和
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 平塚市、東海大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] GaAs/AlGaAsダブルヘテロpin-構造のSTM-EL分光評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺健太郎、中村芳明、窪谷茂幸、片山竜二、尾鍋研太郎、市川昌和
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 平塚市、東海大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Intense light emission from ultrahigh density GeSn nanodots embedded in Si films (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Ichikawa, Y.Nakamura, N.Fujinoki
  • 学会等名: 10th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures
  • 発表場所: Granada, Spain
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] 極薄Si酸化膜を形成したSi基板上のエピタキシャルGaSb薄膜の発光特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三羽貴文、中村芳明、市川昌和
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山市、富山大学
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Si(111)基板上のエピタキシャルFe_3Siナノドット磁気特性の構造依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 甘利彰悟、中村芳明、市川昌和
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: つくば市、筑波大学
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] ブロックコポリマーPEOm-b-PMA(AZ9)nを用いたSi(001)極薄酸化膜上のGe量子ドットの周期配列制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 村山昭之、中村芳明、渡辺亮子、彌田智一、市川昌和
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: つくば市、筑波大学
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] Si/GeSnドット/Si構造における1.5μm帯発光効率へのアニール効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤ノ木紀仁、中村芳明、市川昌和
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: つくば市、筑波大学
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] 極薄Si酸化膜を用いたエピタキシャルGaSb薄膜のSi基板上の成長と発光特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三羽貴文、金井龍一、杉本智洋、中村芳明、市川昌和
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: つくば市、筑波大学
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] STM-CL分光法の空間分解能決定要因の研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺健太郎、中村芳明、窪谷茂幸、片山竜二、尾鍋研太郎、市川昌和
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: つくば市、筑波大学
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] Opto-electronic properties of Ge and Si related nanostructures on ultrathin Si oxide covered Si surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: 市川昌和
  • 学会等名: 2008 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2008-12-02
• [学会発表] Growth and characterization of nanostructures on ultrathin SiO_2 covered Si surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: 市川昌和
  • 学会等名: VIth Stranski-Kaischew Surface Science Workshop
  • 発表場所: Sunny Beach, Bulgaria
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] Si基板上β-FeSi_2, Fe_3Siナノドットの自己形成とその光学及び磁気特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中村芳明、市川昌和
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛知県、中部大学
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] Si(111)基板上への超高密度エピタキシャルFe_3Siナノドットの形成とその磁気特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 甘利彰悟、福田憲二郎、中村芳明、市川昌和
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛知県、中部大学
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] 1.5μm帯高発光効率を有するSi/GeSnドット/Si構造の作製 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤ノ木紀仁、中村芳明、市川昌和
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛知県、中部大学
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] 極薄SiO_2/Si基板上に形成したエピタキシャルGaSb量子ドットの発光特性評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中村芳明、杉本智洋、市川昌和
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛知県、中部大学
  • 年月日: 2008-09-03
• [図書] Formation and Opto-Electronic Properties of Nanostructures on Ultrathin SiO_2 Covered Si Surfaces, Nanophenomena at Surfaces : Fundamentals of Exotic Condensed Matter Properties (2011)
  • 著者名/発表者名: Masakazu Ichikawa
  • 出版者: Springer(印刷中 出版確定)
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://aph.t.u-tokyo.ac.jp/~ichikawa/