半絶縁性シリコン・カーバイド基板を用いた鉄シリサイド半導体の電気特性評価

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20613015
• 研究機関: 神奈川県産業技術センター
• 研究代表者: 秋山 賢輔 神奈川県産業技術センター, 電子技術部, 主任研究員 (70426360)
• キーワード: エピタキシャル成長 / 鉄シリサイド / 薄膜成長 / 電気特性 / シリコンカーバイド

研究概要

高純度で高品質な鉄シリサイド半導体(β-FeSi_2)結晶はシリコン(Si)上でのみ形成されているためにデバイス設計が限定される、導特性評価にて基板Siの影響が無視できない、という現状をシリコンカーバイド(SiC)半導体基板上への結晶成長技術を確立することで打破し,β-FeSi_2半導体の真の電気伝導特性を明らかにすることを目的として行った。H23年度は、半絶縁性の4H-SiC基板にバッファ層技術を積極的に用いた大粒径からなるβ-FeSi_2半導体薄膜成長を検討し、既報の単結晶データを上回る高結晶品質な薄膜作成技術の確立を目指しながら、この半導体の伝導機構評価を行った。
スパッタ法によるβ-FeSi_2初期層の微細構造及び結晶完全性を最適化させることにより、その後の有機金属気相成長法にて成長させたβ-FeSi_2エピタキシャル薄膜のキャリア移動度は、室温にて87cm^2/V・s、77Kにおいて540cm^2/V・sとなり既報の溶媒法にて作製された単結晶データを上回った。いずれの測定温度でも伝導キャリアは正孔であった。
ゲルマニウム(Ge)添加よる低温バッファ層形成とその後の有機金属気相成長でのさらなる高結晶品質化、及びバッファ層内の禁制体幅狭小化による伝導キャリア閉じ込め効果を期待しβ-Fe(SiGe)_2バッファ層を検討した。スパッタ法によってGe添加した試料の格子定数の増大化が確認され、β-Fe(SiGe)_2の形成を確認した。このβ-Fe(SiGe)_2バッファ層上への有機金属気相成長法での結晶成長では、成長過程中にバッファ層中のGe昇華が発生しβ-FeSi_2エピタキシャル薄膜成長が実現しなかった。有機金属気相成長での低温化およびキャップ層の導入といった検討が今後必要となる。

研究成果

• [雑誌論文] Epitaxial Growth of (100)-oriented 13-FeSi_2 Film on 3C-SiC(100) plane (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Akiyama, T.Kadowaki, Y.Hirabayashi, M.Yoshimoto, H.Funakubo, S.Kaneko
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 316 ページ: 10-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nano-strip grating lines self-organized by a high speed scanning CWlaser (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Kaneko, T.Ito, K.Akiyama, M.Yasui, C.Kato, S.Tanaka, Y Hirabayashi, A.Mastuno, T.Nire, H.Funakubo, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 22 ページ: 175307-1-175307-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitaxial orientation of β-FeSi_2 on 3C-SiC/Si(111) (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Akiyama, S.Kaneko, T.Kadowaki, Y.Hirabayashi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 49 ページ: 08JF06-1-08JF06-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large constriction of lattice constant in epitaxial magnesium oxide thin film : Effect of point defects on lattice constant (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Kaneko, T.Nagano, K.Akiyama, T.Ito, M.Yasui, Y.Hirabayashi, H.Funakubo, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 107 ページ: 073523-1-073523-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large lattice mist on epitaxial thin film -coincidence site lattice expanded on polar coordinates system- (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Kaneko, K.Akiyama, T.Ito, M.Yasui, M.Soga, Y.Hirabayashi, H.Funakubo, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 49 ページ: 08JE02-1-08JE02-4
  • 査読あり
• [学会発表] 半絶縁性4H-SiC基板上β-FeSi_2膜の電気伝導特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 秋山賢輔, 金子智, 小沢武, 平林康男
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川)
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] Photoluminescence properties of β-FeSi_2 on Cu-or Au-coated Si (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Akiyama, S.Kaneko, Y.Hirabayashi, K Yokomizo, M.Itakura
  • 学会等名: International Conference on Nanotechnology, Optoelectronics and Photonics(ICNOP2011)
  • 発表場所: Bayview Hotel, Penang, (マレーシア)
  • 年月日: 2011-02-23
• [学会発表] Epitaxial Growth of(100)β-FeSi_2 Film on 4H-SiC(001) (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Akiyama, T.Kadowaki, S.Kaneko, Y.Hirabayashi
  • 学会等名: 2010International Symposium on Dry Process(DPS2010)
  • 発表場所: 東京工業大学(東京)
  • 年月日: 2010-12-12
• [学会発表] Photoluminescence properties ofβ-FeSi_2 grains on Si substrate with Aucoat layer (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Akiyama, K.Yokomizo, S.Kaneko, Y.Hirabayashi, M.Itakura
  • 学会等名: 3rd International Congress on Ceramics(ICC3)
  • 発表場所: 大阪国際会議場(大阪)
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] 半絶縁性4H-SiC基板上エピタキシャルβ-FeSi_2並薄膜の電気伝導特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 秋山賢輔, 金子智, 平林康男
  • 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)
  • 年月日: 2010-09-16
• [備考]
  • URL: http://www.kanagawa-iri.go.jp/kitri/kouhou/