界面構造に起因した新しいショットキーバリア理論の展開

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20540310
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 中山 隆史 千葉大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70189075)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: ショットキーバリア / 界面 / 第一原理計算 / 電荷中性準位 / シリサイド / 偏析

研究概要

最近の実験で、従来の理論では全く説明ができないショットキーバリア(金属中の電子を半導体中に入れるために必要なエネルギー)の異常が多数観測された。本研究では、量子力学に基づく大型数値計算を行い、界面で特定の原子が結合すること、界面で化合物が発生すること、界面に不純物が偏析すること等がその原因であることを明らかにし、異常を一般的に予言できる新しい理論を構築した。

研究成果

• [雑誌論文] Metal-Atom Diffusion in Organic Solids : First-Principles Study of Graphene and Polyacetylene Syatems (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tomita, T.Nakayama
  • 雑誌名: Appl.Phys.Express 3 ページ: 091601-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Van der Waals Interactions for Isolated Systems Calculated Using Density Functional Theory within Plasmon-Pole Approx-imation (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ono, K.Kusakabe, T.Nakayama
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 79 ページ: 074701-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical Trend of Schottky-Barrier Change by Segregation Layers at Metal/Si Interfaces : First-Principles Study (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, Y.Maruta, K.Kobinara
  • 雑誌名: ECS Trans Vol.33, No.10 ページ: 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Firstprinciples study on Nitrogen-induced band-gap reduction in III-V semi conductors (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Ishikawa, T.Nakayama
  • 雑誌名: Physics Procedia 3 ページ: 1363-1366
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability and Schottky barrier of silicides: First-principles study (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, S.Sotome, S.Shinji
  • 雑誌名: Micro electronics Eng. 86 ページ: 1718-1721
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transient current behavior through molecular bridge systems ; effects of intra-molecule current on quantum relaxation and oscillation (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tomita, T.Nakayama, H.Ishii
  • 雑誌名: eJ.Surf.Sci.Nanotech. 7 ページ: 606-616
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles Study of Schottky-Barrier Behavior at Metal/InN Interfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Takei, T.Nakayama
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 48 ページ: 081001-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron carrier generation at edge dislocations in InN films; First-principles study (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Takei, T.Nakayama
  • 雑誌名: J.Cryst.Growth 311 ページ: 2767-2771
  • 査読あり
• [雑誌論文] Firstprinciples study on band-gap reduction in GaN/GaSb superlattices (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Ishikawa, T.Nakayama
  • 雑誌名: Micro electronics J 40 ページ: 824-826
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relaxation Process of Transient Current through Nanoscale Systems ; Density Matrix Calculations (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Ishii, Y.Tomita, Y.Shigeno, T.Nakayama
  • 雑誌名: eJ.Surf.Sci.Nanotech. 6 ページ: 213-221
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy-level alignment, ionization, and stability of bio-amino acids at amino-acid/Si junctions (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Oda, T.Nakayama
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 47 ページ: 3712-3718
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic and electronic structures of stair-rod dislocations in Si and GaAs (2008)
  • 著者名/発表者名: R.Kobayashi, T.Nakayama
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 47 ページ: 4417-4421
  • 査読あり
• [雑誌論文] Why and How Atom Intermixing Proceeds at Metal/Si Interfaces ; Silicide Formation vs. Random Mixing (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, S.Shinji, S.Sotome
  • 雑誌名: ECS Trans Vol.16, No.10(招待講演論文) ページ: 787-795
  • 査読あり
• [学会発表] 金属/絶縁体界面の物理-電子準位はどのように整列するのか- (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山隆史
  • 学会等名: 触媒学会燃料電池関連触媒研究会
  • 発表場所: 伊東(招待講演)
  • 年月日: 20100909-20100910
• [学会発表] Theory of Workfunction Control of Silicides by Doping for Future Si-Nano-Devices based on Fundamental Physics of Why Silicides Exist in Nature (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山隆史, 他
  • 学会等名: 2010 IEEE International Electron Devices Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] Physics of Metal Silicides : Stability, Stoichiometry, and Schottky Barrier Control (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山隆史
  • 学会等名: Int.Conf.on Solid-State and Integrated Circuit Technology
  • 発表場所: Shanghai China(招待講演)
  • 年月日: 2010-11-03
• [学会発表] ナノ界面科学の課題 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山隆史
  • 学会等名: 応用物理学会講演会
  • 発表場所: 長崎大(シンポジウム招待講演)
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] Doping properties of metal silicides : firstprinciples study on solubility and Schottky barrier (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, S.Sotome
  • 学会等名: 30th Int.Conf.Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2010-07-29
• [学会発表] Metal-atom diffusion in organic semiconductors : graphene and oligoacene systems (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tomita, T.Nakayama
  • 学会等名: 30th Int.Conf.Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2010-07-29
• [学会発表] Photo-absorption spectra of nitrogen-doped InP and GaP : Comparison of direct and indirect band-gap systems (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Ishikawa, T.Nakayama
  • 学会等名: Int.Conf.Superlattices, Nano-structures and Nanodevices 2010
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2010-07-22
• [学会発表] Segregation-induced Schottky-barrier change at metal/Si interfaces : First-principles study on chemical trend (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山隆史
  • 学会等名: Int.Conf.Superlattices, Nano-structures and Nanodevices 2010
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2010-07-20
• [学会発表] Stability, Doping, and Schottky Barrier of Polymorphic Silicides: First-principles Study (2010)
  • 著者名/発表者名: 中山隆史
  • 学会等名: Int.Symp.Technology Evolution for Silicon Nano-Electronics
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-06-05
• [学会発表] First-principles study of metal-cluster adsorption on graphene/graphite sheets (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Park, T.Nakayama
  • 学会等名: 5th Int.Workshop on Electronic Structure and Processes at Molecular-Based Interfaces
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 2010-01-26
• [学会発表] Physics of Schottky barrier at metal/high-k-oxide interfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: 中山隆史
  • 学会等名: 2nd Int.Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures
  • 発表場所: Anan, Japan(招待講演)
  • 年月日: 20090809-20090814
• [学会発表] Universal Behavior of Metal-atom Diffusions in Organic Pentacene and Graphene Systems ; First-principles Study (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tomita, T.Nakayama
  • 学会等名: MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] Physics of Polymorphic Silicide Interfaces ; Firstprinciples Study of Stability, Doping, and Schottky Barrier (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, S.Sotome
  • 学会等名: 2009 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] Metal atom diffusion in organic solids ; first-principles study (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tomita, T.Nakayama
  • 学会等名: G-COE Workshop on Organic Elctronics : Electronic States, Charge Transport and Devices
  • 発表場所: Chiba, Japan(招待講演)
  • 年月日: 2009-11-05
• [学会発表] Transient current behavior at nano-contact nano-scale systems (2009)
  • 著者名/発表者名: 中山隆史
  • 学会等名: Photonics Integration-Core Electronics Workshop
  • 発表場所: Cambridge, UK(招待講演)
  • 年月日: 2009-07-03
• [学会発表] Stability and Schottky barrier of silicides : First-principles study (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, S.Sotome, S.Shinji
  • 学会等名: 16th Biannual Conf. Insulating Films on Semi conductors
  • 発表場所: Cambridge, England
  • 年月日: 2009-06-30
• [学会発表] Adsorption and Diffusion of Metal Atoms in/on Graphene Sheets ; First-principles Study (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tomita, T.Nakayama
  • 学会等名: 15th Int.Symp.Intercalation Compounds
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2009-05-13
• [学会発表] Ionization and Hole-transport in Bio-amino-acid Protein using Amino-acid/Semiconductor Junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, M.Oda
  • 学会等名: 15th Int.Symp.Intercalation Compounds, Compounds
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2009-05-12
• [学会発表] 未来デバイス界面の物理-ショットキーバリアと量子散逸を例に (2009)
  • 著者名/発表者名: 中山隆史
  • 学会等名: 応用物理学会講演会
  • 発表場所: 筑波大(シンポジウム招待講演)
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] 可視光で見る埋もれた界面の電子:反射率差分光(RDS)の物理 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中山隆史
  • 学会等名: 応用物理学会講演会
  • 発表場所: .筑波大(シンポジウム招待講演)
  • 年月日: 2009-03-31
• [学会発表] Metal-atom diffusion in organic solids : graphene and acetylene prototypes (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Tomita, T.Nakayama
  • 学会等名: 5th Int.Conf.Molecular electronics and Bioelectronics
  • 発表場所: Miyazaki, Japan
  • 年月日: 2009-03-17
• [学会発表] Transient current behavior in nano-linked molecularbridge systems ; what causes appliedpulse deformation? (2009)
  • 著者名/発表者名: 中山隆史
  • 学会等名: 5th Int. Conf.Molecular Elect.Bioelectronics
  • 発表場所: Miyazaki, Japan(招待講演)
  • 年月日: 2009-03-16
• [学会発表] Physics of Schottky barrier at metal/high-k interfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, R.Ayuda, H.Nii, K.Shiraishi
  • 学会等名: 2008 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA(招待講演)
  • 年月日: 20080324-20080328
• [学会発表] Current-induced quantum friction in nano-linked molecule vibration (2008)
  • 著者名/発表者名: 中山隆史
  • 学会等名: 13th Advanced Heterostructure and Nanostructures Workshop
  • 発表場所: Kona, USA
  • 年月日: 2008-12-09
• [学会発表] Electronic breathing of transient current through molecule-bridge systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Tomita, T.Nakayama
  • 学会等名: 13th Advanced Heterostructure and Nanostructures Workshop
  • 発表場所: Kona, USA
  • 年月日: 2008-12-09
• [学会発表] Theory of current-induced friction of nano-linked molecule vibration (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, Y.Shigeno
  • 学会等名: 15th Int.Conf.Superlattices, Nanostructures, Nano devices
  • 発表場所: Natal, Brazil
  • 年月日: 2008-08-07
• [学会発表] Firstprinciples study of defect-induced carrier generation in InN films ; dislocation vs. vacancies and electrode interfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, Y.Takei
  • 学会等名: 15th Int.Conf.Superlattices, Nanostructures, Nano devices
  • 発表場所: Natal, Brazil
  • 年月日: 2008-08-05
• [学会発表] Electron carrier generation by edge dislocations in InN films ; first-principles study (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, Y.Takei
  • 学会等名: 29th Int.Conf.Physics Semiconductors
  • 発表場所: Rio de Janeiro, Brazil
  • 年月日: 2008-08-01
• [学会発表] Currentinduced quantum friction of nanolinked molecule vibration (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, Y.Shigeno
  • 学会等名: 29th Int.Conf.Physics Semiconductors
  • 発表場所: Rio de Janeiro, Brazil
  • 年月日: 2008-07-29
• [学会発表] Stability and Schottky barrier of polymorphic NixSiy silicides on Si substrate ; first-principles study (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, S.Shinji
  • 学会等名: 29th Int.Conf.Physics Semiconductors
  • 発表場所: Rio de Janeiro, Brazil
  • 年月日: 2008-07-29
• [図書] Comprehensive Semiconductor Science and Technology(Eds.Mahajan, Kamimura, and Bhattacharya Section 1.12)(Atomic Structures and Electronic Properties of Semiconductor Interfaces) (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama, Y.Kangawa, K.Shiraishi
  • 総ページ数: 113-174
  • 出版者: Elsevier B.V., Amsterdam
• [図書] The Oxford Handbook of Nanoscience and Technology(Eds.Narlikar and Fu, Vol.III)(Role of computational science in Si nanotechnologies and devices) (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Shiraishi, T.Nakayama
  • 総ページ数: 1-46
  • 出版者: Oxford University Press
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://phys8.s.chiba-u.ac.jp/nakayamal/index.html