| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、第一原理計算に基づき、金属/半導体界面におけるギャップ状態の生成・消滅機構や、電場下でのギャップ状態変形の仕組みを明らかにし、ギャップ状態の新しい理論(物理描像)を構築することである。本年度は、金属/Ge界面、有機半導体中の金属、副構造を持つSi-pn接合界面、金属酸化物中の空孔を対象に、以下の成果を得た。
１．金属/Ge界面でのピニング破れの解明：多くの単純金属/Ge界面ではショットキーバリアが固定される(ピニング)が、一部のBi/Ge界面等ではピニングが破れる。前年度の成果を様々な金属種に拡張し、その起源を調べた。その結果、Al, Au, Pt, Yでは金属の波動関数がGe層に侵入しピニングが起きるが、Bi, Pb,Inでは界面にGe-Geダイマー結合ができ侵入が減りピニングが破れること、破れの原因は金属の原子半径が大きく界面での金属電子密度の低いことを解明した。
２．ペンタセン分子固体中の金属クラスター形成の検討：金属・分子間の結合が強い電気陰性度の小さい金属種では金属原子は分散して存在するが、陰性度が大きくなると結合が共有結合に変わり、金属クラスターが発生することを明らかにした。
３．量子井戸を持つSi-pn接合界面でのトンネル電流特性の解明：SiGe井戸をSi-pn接合に埋め込み、人為的に共鳴ギャップ準位を作成し、電場下でのトンネル電流を調べた。その結果、井戸内の共鳴準位はp-Siの価電子帯と混成して電流を増加させるが、井戸は電場下でn-Siの伝導帯も変調して電流を増大させることを解明した。
４．金属酸化物中のギャップ準位の帯電特性の解明：イオン・共有性の異なるY2O3, HfO2, WO3中の代表欠陥の酸素空孔の帯電特性を調べた。その結果、イオン性の強い酸化物ほど帯電下では対称性の良い結晶構造に相変化することを明らかにした。
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