規則配列ナノドットを用いて歪制御した極少転位ヘテロエピタキシー

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21686006
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中村 芳明 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (60345105)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 薄膜 / ナノドット

研究概要

Si基板上へのGeナノドット配列技術を開発した。極薄Si酸化膜技術を用いて形成したナノドットを種結晶とすることで、極少転位薄膜のヘテロエピタキシャル成長技術開発を行い(ナノコクトエピタキシー)、高品質Ge/ Si薄膜、GaSb/ Si薄膜のエピタキシャル成長に成功した。この手法により成長したGe/ Si(001)薄膜は、100nm程度の薄さにおいて、表面ラフネスが0. 4nm程度、エッチピット密度が10^4-10^5cm^<-2>という高品質な薄膜であり、格子不整合歪は、ナノドットの弾性歪緩和効果によりほぼ完全に緩和していることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Luminescence at 1. 5μm from Si/ GeSn nanodot/ Si structures2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, N. Fujinoki and M. Ichikawa
  • 雑誌名: J. Phys. D : Appl. Phys 巻: 45 ページ: 035304-1-5
• [雑誌論文] Photoabsorption properties ofβ-FeSi_2 nanoislands grown on Si(111) and Si(001): Dependence on substrate orientation studied by nano-spectroscopic measurements (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Naruse, Y. Nakamura, Y. Mera, M. Ichikawa, K. Maeda
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 519 ページ: 8477-8479
• [雑誌論文] Structural Analysis of Si-Based Nanodot Arrays Self-Organized by Selective Etching of SiGe/ Si Films (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi, Y. Nakamura, J. Kikkawa, O. Nakatsuka1, S. Zaima, and Akira Sakai
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 50 ページ: 08LB11-1-4
• [雑誌論文] Epitaxial Growth of High Quality Ge Films on Si(001) Substrates by Nanocontact Epitaxy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, A. Murayama, and M. Ichikawa
  • 雑誌名: Cryst. Growth & Des 巻: 11 ページ: 3301-3305
• [雑誌論文] Fe_3Si nanodots epitaxially grown on Si(111) substrates using ultrathin SiO_2 film technique (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, K. Fukuda, S. Amari, M. Ichikawa
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 519 ページ: 8512-8515
• [雑誌論文] Nanocontact heteroepitaxy of thin GaSb and AlGaSb films on Si substrates using ultrahigh-density nanodot seeds (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, T. Miwa and M. Ichikawa
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 22 ページ: 265301-1-7
• [雑誌論文] Self-organization of two-dimensional SiGe nanodot arrays using selective etching of pure-edge dislocation network (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, M. Takahashi, T. Fujiwara, J. Kikkawa, A. Sakai, O. Nakatsuka, and S. Zaima
  • 雑誌名: J. Appl Phys 巻: 109 ページ: 044301-1-4
• [雑誌論文] Formation and Magnetic Properties of Ultrahigh Density Fe_3Si Nanodots Epitaxially Grown on Si(111) Substrates Covered with Ultrathin SiO_2 Films (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, S. Amari, S.-P. Cho, N. Tanaka, and M. Ichikawa
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 90 ページ: 015501-1-7
• [雑誌論文] 極薄Si酸化膜を用いたエピタキシャル量子ドット二次元ナノ配列構造の自己組織化と自己修復 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村芳明、村山昭之、渡邉亮子、彌田智一、市川昌和
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 31 ページ: 626-636
• [雑誌論文] Self-organized formation and self-repair of a two-dimensional nanoarray of Ge quantum dots epitaxially grown on ultrathin SiO_2-covered Si substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, A. Murayama, R. Watanabe, T. Iyoda and M. Ichikawa
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 21 ページ: 095305-1-5
• [学会発表] Nanocontact epitaxy of thin films on Si substrates using nanodot seeds fabricated by ultrathin SiO_2 film technique (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura and M. Ichikawa
  • 学会等名: Electrochemical Society(221st ECS Meeting)
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2012-05-07
• [学会発表] Ge核制御を施したSi基板上超高密度鉄系ナノドットの形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 杉元亮太, 中村芳明, 吉川純, 酒井朗
  • 学会等名: 第59回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学、(東京都)
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] ナノコンタクトエピタキシーによるSi(111)基板上Ge薄膜の形成と発光特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中一樹, 中村芳明, 五十川雅之, 吉川純, 酒井朗
  • 学会等名: 第59回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学、(東京都)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Self-organization and self-repair of two-dimensional periodic nanoarray of epitaxial Ge nanodots using ultrathin SiO_2 film technique (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakamura
  • 学会等名: BIT' s 1st Annual World Congress of Nano-S & T
  • 発表場所: Dalian, China
  • 年月日: 2011-10-24
• [学会発表] Formation of iron oxide nanodot structures on Si substrates by controlling nanometer-sized interface using ultrathin SiO_2 film technique (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, H. Hamanaka, K. Tanaka, J. Kikkawa, and A. Sakai
  • 学会等名: 11th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures(ACSIN 11)
  • 発表場所: St. Petersburg, Russia
  • 年月日: 2011-10-04
• [学会発表] High density Ir on silicde nanodots formed by ultrathin SiO_2 film technique (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakamura
  • 学会等名: 12th IUMRS Inter national conference in Asia(IUMRS-ICA 2011)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] 極薄Si酸化膜を用いてナノ界面制御したSi基板上超高密度鉄酸化物ナノドットの形成技術開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱中啓伸, 中村芳明, 杉元亮太, 吉川純, 酒井朗
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学、山形県
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Nanoc ontact heteroepitaxy of high-quality th in III-V films on Si substrates using n anodot seeds (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura and M. Ichikawa
  • 学会等名: International Symposium on Integrated Molecular/ Materials Engin eering(ISIMME 2011)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2011-06-07
• [学会発表] Structural analysis of Si-based nan odot arrays self-organized by selective etching of SiGe/ Si films (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi, Y. Nakamura, J. Kikka wa, O. Nakatsuka, S. Zaima, and A. Saka i
  • 学会等名: 18th Intern ational Colloquiumon Scanning Probe Mic roscopy(ICSPM18)
  • 発表場所: Izuatagawa, Japan
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] Two-dimensional nanoarray of SiGe epitaxial nanodots self-organized by selective etching of edge dislocation network (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, M. Takahashi, J. Kikkawa, O. Nakatsuka, S. Zaima, and A. Sakai
  • 学会等名: 2010 Material Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston USA
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] Optical properties of GaSb thin films on Si substrates grown by nano-channel epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Ichikawa, T. Miwa, A. Murayama, Y. Nakamura
  • 学会等名: 2010 Material Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston USA
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] 刃状転位ネットワークの選択エッチングによるSiGeナノドット二次元配列構造の形成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村芳明, 高橋雅彦, 吉川純、中塚修、財満鎭明, 酒井朗
  • 学会等名: 第30回表面科学学術講演会、第51回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] Selforganization and self-repair of a two-d imensional nanoarray of epitaxial Ge qu antum dots using ultrathin SiO_2 film tec hnique (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, A. Murayama, R. Watan abe, T. Iyoda, and M., Ichikawa
  • 学会等名: International Symposium on Int egrated Molecular/ Materials Engineering 2010
  • 発表場所: Changzhou, China
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] 極薄Si酸化膜を用いたSi(111)基板上超高密度鉄系ナノドットの形成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 濱中啓伸, 中村芳明, 田中一樹, 吉川純, 酒井朗
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス,長崎県
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] ナノチャネルヘテロエピタキシーによるSi基板上への薄膜成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 市川昌和, 三羽貴文, 村山昭之, 中村芳明
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス,長崎県
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] Fe_3Si nanodots epitaxially grown on Si(111) substrates using ultrathin SiO_2 film technique (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, S. Amari, and M. Ichikawa
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicide and Related materials Science and Technology Towards Sustainable Optoelectronics 2010
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2010-07-24
• [学会発表] Formation of ultrahigh density iron-based nanodots on Si(111) substrates using ultrathin SiO_2 films (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Hamanaka, Y. Nakamura, K. Tanaka, J. Kikkawa, and A. Sakai
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicide and Related materials Sicence and Technology Towards Sustainable Optoelectronics 2010
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2010-07-24
• [学会発表] 極薄Si酸化膜を用いたSi基板上へのエピタキシャルGaSb薄膜の形成過程と発光特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三羽貴文, 中村芳明, 市川昌和
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] ブロックコポリマーPEO_m-b-PMA(Az)_nを用いたSi(001)極薄酸化膜上Ge量子ドット配列構造の結晶性および発光特性の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 村山昭之, 中村芳明, 渡辺亮子, 彌田智一, 市川昌和
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] GaAs/ AlGaAsダブルヘテロpin-構造のSTM-EL分光評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺健太郎, 中村芳明, 窪谷茂幸, 片山竜二, 尾鍋研太郎, 市川昌和
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Self-assembly technique of ultrahigh density quantum dots of group IV semiconductor epitaxially grown on Si substrates using ultrathin SiO_2 films (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Integrated Molecular/ Materials Engineering(ISIMME2009)
  • 発表場所: Sichuan University(Chengdu, CHINA)
  • 年月日: 2009-10-27
• [学会発表] Self-organization of 2-dimensional array of SiGe epitaxial quantum dots using dislocation network structures (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, T. Fujiwara, M. Takahashi, J. Kikkawa, and A. Sakai
  • 学会等名: 10th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures(ACSIN-10)
  • 発表場所: Granada Conference Centre(Granada, Spain)
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] 極薄Si酸化膜を形成したSi基板上のエピタキシャルGaSb薄膜の発光特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三羽貴文, 中村芳明, 市川昌和
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学(富山県)
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] 刃状転位ネットワークを用いたエピタキシャルナノドットの自己組織化配列 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋雅彦, 藤原達記, 中村芳明, 吉川純, 酒井朗, 中塚理, 財満鎭明
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学(富山県)
  • 年月日: 2009-09-08