硬X線光電子分光法と第一原理計算を用いた極薄酸化膜の光学的誘電率の研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360025
• 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: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 廣瀬 和之 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (00280553)
• 連携研究者: 野平 博司 東京都市大学, 工学部, 教授 (30241110) ; 小林 大輔 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (90415894)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 界面 / 誘電率 / 光電子分光 / シリコン / 酸化膜S

研究概要

光電子分光を利用する解析手法で, Si基板上に形成したSiO_2の光学的誘電率は, Si(100)基板上とSi(110)基板上でほぼ一致するが, Si(111)基板上では大きいことを明らかにした.その原因を第一原理分子軌道計算を用いて考察した結果, SiO_2/Si(111)界面近傍では, 他の界面近傍と比べてSi-O結合距離がおよそ0.8%程度長くなっているためであることが示唆された.

研究成果

• [雑誌論文] Estimation of breakdown electric-field strength while reflecting local structures of SiO_2 gate dielectrics using first-principles molecular orbital calculation technique (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Seki, Y. Shibuya, D. Kobayashi, H. Nohira, K. Yasuoka, and K. Hirose
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51(4) ページ: 04DA07-1/-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of breakdown electric-field strength while reflecting local structures of SiO_2 gate dielectrics using first-principles molecular orbital calculation technique (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Seki, Y. Shibuya, D. Kobayashi, H. Nohira, K. Yasuoka, and K. Hirose
  • 雑誌名: Extended Abstracts of the 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials ページ: 20-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] 第一原理分子軌道計算を用いた欠陥を持つSiO_2の絶縁破壊電界の推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関洋,渋谷寧浩,野平博司,小林大輔,泰岡顕治,廣瀬和之
  • 雑誌名: 第17回ゲートスタック研究会-材料・プロセス・評価の物理- ページ: 77-80
• [雑誌論文] 第一原理計算を用いたSiO_2多形の静的誘電率推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渋谷寧浩,小林大輔,野平博司,廣瀬和之
  • 雑誌名: 第17回ゲートスタック研究会-材料・プロセス・評価の物理- ページ: 157-160
• [雑誌論文] 光電子分光法によるSi系材料ナノ構造の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬和之
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 80 ページ: 942-947
• [雑誌論文] 光電子分光の基礎第4回SiO_2/Si界面の原子構造の研究への適用例 (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬和之
  • 雑誌名: 結晶工学ニュース 巻: 86 ページ: 3-12
• [雑誌論文] 光電子分光の基礎第3回SiO 2/Si界面の電子状態の研究への適用例 (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬和之
  • 雑誌名: 結晶工学ニュース 巻: 85 ページ: 7-16
• [雑誌論文] XPS time-dependent measurement of SiO_2/Si and HfAlOx/Si interfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Hirose
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 巻: 176 ページ: 46-51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Si-SiO_2系の形成・構造・物性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 服部健雄,廣瀬和之
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 31 ページ: 30-34
• [雑誌論文] 第一原理計算を用いた絶縁膜の誘電率推定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐智,小林大輔,野平博司,廣瀬和之
  • 雑誌名: 第15回ゲートスタック研究会-材料・プロセス・評価の物理- ページ: 193-196
• [学会発表] 第一原理分子軌道計算を用いた欠陥を持つSiO_2の絶縁破壊電界の推定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関洋,渋谷寧浩,野平博司,小林大輔,泰岡顕治,廣瀬和之
  • 学会等名: 第17回ゲートスタック研究会-材料・プロセス・評価の物理-
  • 発表場所: 三島
  • 年月日: 20120120-21
• [学会発表] 第一原理計算を用いたSiO_2多形の静的誘電率推定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渋谷寧浩,小林大輔,野平博司,廣瀬和之
  • 学会等名: 第17回ゲートスタック研究会-材料・プロセス・評価の物理
  • 発表場所: 三島
  • 年月日: 20120120-21
• [学会発表] ゲート絶縁膜の絶縁破壊電界の推定法-X線光電子分光と第一原理計算- (2012)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬和之
  • 学会等名: 第36回CUTEセミナー
  • 発表場所: 津
  • 年月日: 2012-02-29
• [学会発表] Estimation of breakdown electric-field strength while reflecting local structures of SiO_2 gate dielectrics using first-principles molecular orbital calculation technique (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Seki, Y. Shibuya, D. Kobayashi, H. Nohira, K. Yasuoka, and K. Hirose
  • 学会等名: 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 20110928-30
• [学会発表] 第一原理分子軌道計算を用いたSiO_2の局所構造を反映した絶縁破壊電界の推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関洋,渋谷寧浩,野平博司,小林大輔,泰岡顕治,廣瀬和之
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形市
  • 年月日: 20110829-0902
• [学会発表] 第一原理計算を用いたSiO_2多形の静的誘電率推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渋谷寧浩,小林大輔,野平博司,廣瀬和之
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形市
  • 年月日: 20110829-0902
• [学会発表] XPS time-dependent measurement on the trap density at ultrathin SiO_2/Si interfaces : comparison to(100),(110), and(111) Si orientations (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Hirose
  • 学会等名: 13th International Conference on the Formation of Semiconductor Interfaces(13th ICFSI)
  • 発表場所: Praha
  • 年月日: 20110703-08
• [学会発表] 第一原理分子軌道計算を用いたSi(Al)化合物の局所絶縁破壊電解の推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関洋,澁谷寧浩,小林大輔,野平博司,泰岡顕治,廣瀬和之
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木市
  • 年月日: 20110324-27
• [学会発表] XPS時間依存測定法によるSiO_2/Si界面の電荷トラップ密度の面方位依存性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石原由梨,五十嵐智,小林大輔,野平博司,上野和良,廣瀬和之
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木市
  • 年月日: 20110324-27
• [学会発表] 第一原理計算を用いたSi化合物の静的誘電率推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 澁谷寧浩,小林大輔,野平博司,廣瀬和之
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木市
  • 年月日: 20110324-27
• [学会発表] 第一原理分子軌道計算を用いたSi(Al)化合物の局所的な絶縁破壊電界の推定法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関洋,渋谷寧浩,野平博司,小林大輔,泰岡顕治,廣瀬和之
  • 学会等名: ゲートスタック研究会-材料・プロセス・評価の物理-
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20110121-23
• [学会発表] 第一原理計算を用いたSi化合物の静的誘電率推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渋谷寧浩,小林大輔,野平博司,廣瀬和之
  • 学会等名: ゲートスタック研究会-材料・プロセス・評価の物理-
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20110121-23
• [学会発表] 第一原理計算を用いたSiO_2/Si界面の誘電率推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐智,小林大輔,野平博司,廣瀬和之
  • 学会等名: ゲートスタック研究会-材料・プロセス・評価の物理-第15回研究会
  • 発表場所: 三島市
  • 年月日: 20110121-23
• [学会発表] XPS時間依存測定法によるSiO_2/Si界面の電荷トラップ密度の面方位依存性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石原由梨,五十嵐智,小林大輔,野平博司,上野和良,廣瀬和之
  • 学会等名: シリコンテクノロジー研究会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2011-07-04
• [学会発表] 第一原理分子軌道計算を用いたSi・Al化合物の絶縁破壊電界の推定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関洋,澁谷寧浩,野平博司,小林大輔,泰岡顕治,廣瀬和之
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎市
  • 年月日: 20100914-17
• [学会発表] 格子分極起因の誘電率推定法についての考察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 澁谷寧浩,小林大輔,野平博司,廣瀬和之
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎市
  • 年月日: 20100914-17
• [学会発表] Estimation technique f or optical dielectric constant of polym orphous SiO_2 through first-principles mo lecular orbital calculation (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Hirose, D. Kobayashi, S. Igarashi, and H. Nohira
  • 学会等名: 12th International Conference on Modern Materials and Technologies
  • 発表場所: Mon tecatini Terme
  • 年月日: 20100606-11
• [学会発表] SiO_2/Si界面の誘電率のSi面方位依存性についての考察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐智,小林大輔,野平博司,廣瀬和之
  • 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
  • 年月日: 20100317-20
• [学会発表] Estimation technique f or optical dielectric constant of Si an d Al compounds (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Hirose, S. Igarashi, D. Kobayashi, and H. Nohira
  • 学会等名: 11th International Conference on Electronic Spectroscopy & Structure(ICESS-11)
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 20091006-10
• [学会発表] 第一原理計算を用いたSiO_2/Si界面の誘電率推定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐智,小林大輔,野平博司,廣瀬和之
  • 学会等名: 2009年秋期第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山市
  • 年月日: 20090908-11
• [図書] 次世代ナノエレクトロニクスにおける絶縁超薄膜技術と膜・界面の物性科学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬和之
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: (株)エヌ・ティー・エス