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本研究の目的は、第1原理計算を用いて、金属/非金属界面の安定形態(混晶・偏析界面など)を分類し、各界面構造とショットキーバリアの関係を明らかにすることで、界面構造に起因したショットキーバリアの新しい一般モデル理論を構築することである。本年度に得られた知見は以下である。1.金属/酸化物・平坦界面の電子構造:金属/HfO_2、La_2O_3酸化物界面のショットキーバリアは、界面の原子間結合種に強く依存するが金属種には依らないこと、その起源は界面ボンド混成が誘起する分極であることを初めて解明した。これらの結果は、我々が提唱する一般化電荷中性準位モデルの正当性を証明するものである。特に、分極はボンド混成の強さから、バリアは界面ボンド分極の単純和から見積もられることがわかり、モデルの定量化が可能となった。2.金属/Si・化合物化界面の電子構造:界面に形成されるシリサイド化合物の組成はSi基板との格子整合が原因となり限定されること、金属原子とSi間の電子移動を反映してショットキーバリアはシリサイド組成の単調な関数となることを明らかにした。この結果により、ドープしたシリサイド/非金属界面で観測されているバリア異常の起源が初めて解明された。3.金属/Si・偏析界面の電子構造:界面偏析層の原子種をIII族からV族に変化させると、原子軌道エネルギー及びSiとの結合距離を反映してショットキーバリアは単調に変化するが、II族及びVI族の場合には界面混晶化が進みバリアが非線形に大きく変調されることを見出した。これら結果により、界面の秩序・混晶化とショットキーバリアの相関の重要性が明白となり、来年度以降に一般化モデル理論を構築するための基礎が確立された。
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