シリサイド半導体ひずみ超格子によるバンド構造の能動的制御

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22686032
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 鹿児島大学 (2013); 大阪大学 (2010-2012)
• 研究代表者: 寺井 慶和 鹿児島大学, 理工学研究科, 准教授 (90360049)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 結晶成長 / 半導体光物性

研究概要

シリサイド半導体β-FeSi2は，近赤外の波長領域で受・発光機能を示す新規シリコン光エレクトロニクス材料である．本研究では，能動的にひずみを導入し，β-FeSi2のバンド構造を制御することを目的とした．その結果，β-FeSi2エピタキシャル膜のa軸方向へのひずみ導入が，間接遷移型から直接遷移型へのバンド構造制御に有効であることを見出した．また，その研究過程で，低残留キャリア濃度の高品質β-FeSi2エピタキシャル膜の作製にも成功した．

研究成果

• [雑誌論文] Conduction Properties of β-FeSi_2 Epitaxial Films with Low Carrier Density (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Terai, Nozomu Suzuki, Keiichi Noda and Yasufumi Fujiwara
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (C) 巻: 10 ページ: 1696-1698
  • DOI: 10.1002/pssc.201300342
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth condition dependence of Ge-doped β-FeSi2 epitaxial film by molecular beam epitaxy (2013)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Noda, Yoshikazu Terai, and Yasufumi Fujiwara
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 378 ページ: 376-380
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.11.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of residual impurities on transport properties of β-FeSi_2 epitaxial films grown by molecular beam epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Terai, K. Yoneda, K. Noda, N. Miura, and Y. Fujiwara
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 112 ページ: 013702/1-5
  • DOI: 10.1063/1.4731246
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth condition dependence of direct bandgap in β-FeSi2 epitaxial films grown by molecular beam epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Noda, Y. Terai, N. Miura, H. Udono, and Y. Fujiwara
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 23 ページ: 5-8
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2012.01.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoluminescence and Photoreflectance Studies in Si/β-FeSi2/Si(001) Double Heterostructure (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yoneda, Y. Terai, K. Noda, N. Miura, and Y. Fujiwara
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 11 ページ: 185-188
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2011.01.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bandgap modifications by lattice deformations in β-FeSi2 epitaxial films (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Terai, K. Noda, K. Yoneda, H. Udono, Y. Maeda and Y. Fujiwara
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 519 ページ: 8468-8472
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2011.05.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of direct transition energies in β-FeSi2 epitaxial films on Si(111) substrate (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Noda, Y. Terai, K. Yoneda, and Y. Fujiwara
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 11 ページ: 181-184
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2011.01.024
  • 査読あり
• [学会発表] β-FeSi_2 薄膜におけるラマンスペクトルの温度依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口陽己, 塚本裕明, 服部 哲, 東 貴彦, 寺井慶和
  • 学会等名: 2014年 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] β-FeSi_2 エピタキシャル膜におけるFKO振動の観測と表面フェルミ準位の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 塚本裕明, 山口陽己, 服部 哲, 東 貴彦, 寺井慶和
  • 学会等名: 2014年 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] スパッタリング法による低残留キャリア密度β-FeSi_2 多結晶薄膜の作製と電気伝導機構の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 服部 哲, 東 貴彦, 塚本裕明, 山口陽己, 寺井慶和
  • 学会等名: 2014年 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] β-FeSi_2/Si 多結晶薄膜におけるPRスペクトルの評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 東 貴彦, 服部 哲, 塚本裕明, 山口陽己, 寺井慶和
  • 学会等名: 2014年 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] β-FeSi_2 ナノ粒子における近赤外発光ピークの寿命評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺井 慶和, 前田 佳均
  • 学会等名: 2013年 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 2013-09-20
• [学会発表] Effects of hetero-interface on direct bandgap energy in β-FeSi_2/Si heterostructures (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Terai, K. Noda, Y. Fujiwara
  • 学会等名: Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials
  • 発表場所: Vladivostok, Russia
  • 年月日: 2013-08-27
• [学会発表] β-FeSi_2/Si DH 構造における直接遷移エネルギーとヘテロ界面との相関 (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺井慶和, 野田 慶一, 藤原 康文
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学城北地区・松山大学文京キャンパス, 愛媛県松山市
  • 年月日: 20120911-14
• [学会発表] Si(111)基板上へのGe 添加β-FeSi_2エピタキシャル膜の作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野田 慶一, 寺井慶和, 藤原 康文
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山大学文京キャンパス, 愛媛県松山市
  • 年月日: 20120911-14
• [学会発表] Conduction Properties of β-FeSi_2 Epitaxial Films with Low Carrier Density (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Terai, Nozomu Suzuki, Keiichi Noda and Yasufumi Fujiwara
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference on Green Technology with Silicides and Related Materials
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2012-07-28
• [学会発表] Growth condition dependence of Ge doping into β-FeSi_2 epitaxial film by MBE method (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Noda, Y. Terai, and Y. Fujiwara
  • 学会等名: 31st Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: ラフォーレ修善寺, 伊豆市
  • 年月日: 2012-07-11
• [学会発表] 第一原理計算によるβ-FeSi2 直接遷移端変化の検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野田慶一, 寺井慶和, 高石洋輔, 伊藤博介, 鵜殿治彦, 藤原康文
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 低残留キャリア濃度β-FeSi2 エピタキシャル膜における磁気抵抗 (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺井慶和, 三浦直行, 野田慶一, 藤原康文
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Investigation of direct bandgap energies of β-FeSi_2 epitaxial films by photoreflectance (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Noda, Y. Terai, and Y. Fujiwara
  • 学会等名: International Symposium on Materials Science and Innovation for Sustainable Society 2011
  • 発表場所: Hotel Hankyu Expo Park, Osaka, Japan
  • 年月日: 20111128-30
• [学会発表] Dependence of direct bandgap energies on growth condition in β-FeSi_2 epitaxial films on Si(001) substrate (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Noda, Y. Terai, and Y. Fujiwara
  • 学会等名: 7th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Icho-Kaikan, Osaka University, Osaka, Japan
  • 年月日: 20111110-11
• [学会発表] Photoreflectance and time-resolved photoluminescence studies in ion-beam synthesized β-FeSi_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Terai, K. Noda, K. Yoneda, Y. Maeda, and Y. Fujiwara
  • 学会等名: Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials
  • 発表場所: Vladivostok, Russia
  • 年月日: 20110821-28
• [学会発表] Growth condition dependence of direct bandgap in β-FeSi_2 epitaxial films grown by molecular beam epitaxy (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Noda, Y. Terai, K. Yoneda, N. Miura, K. Katayama, H. Udono, and Y. Fujiwara
  • 学会等名: Asian School-Conference on Physics and Technology of Nanostructured Materials
  • 発表場所: Vladivostok, Russia
  • 年月日: 20110821-28
• [学会発表] 低残留キャリア濃度β-FeSi_2 エピタキシャル膜における電気特性の温度依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三浦直行, 寺井慶和, 米田圭佑, 野田慶一, 藤原康文
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス, 山形市
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] β-FeSi_2 エピタキシャル膜における直接遷移エネルギーの成長条件依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野田慶一, 寺井慶和, 三浦直行, 鵜殿治彦, 藤原康文
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス, 山形市
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] IBS β-FeSi_2 における1.5 μm 発光の寿命評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺井慶和, 野田慶一, 三浦直行, 前田佳均, 藤原康文
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス, 山形市
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] β-FeSi_2 薄膜における残留キャリア濃度の熱処理温度依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 米田圭佑, 寺井慶和, 野田慶一, 三浦直行, 藤原康文
  • 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, 厚木市
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Si(001)基板上β-FeSi_2 エピタキシャル膜におけるPR スペクトルの成長条件依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 野田慶一, 寺井慶和, 米田圭佑, 三浦直行, 片山広, 鵜殿治彦, 藤原康文
  • 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, 厚木市
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] β-FeSi_2 における光励起キャリアの緩和過程の検証 (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺井慶和, 野田慶一, 米田圭佑, 三浦直行, 前田佳均, 藤原康文
  • 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, 厚木市
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Band-gap Modifications of β-FeSi_2 Epitaxial Films by Lattice Deformations (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Terai, K. Noda, K. Yoneda, 1H. Udono, 2Y. Maeda, and Y. Fujiwara
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials
  • 発表場所: Tsukuba, Ibaraki
  • 年月日: 20100724-26
• [学会発表] Temperature dependence of direct transition energies in β-FeSi_2 epitaxial films on Si(111) substrate (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Noda, Y. Terai, K. Yoneda, and Y. Fujiwara
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials
  • 発表場所: Tsukuba, Ibaraki
  • 年月日: 20100724-26
• [学会発表] Photoluminescence and Photoreflectance Studies in Si/β-FeSi_2/Si(001) Double Heterostructure (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yoneda, Y. Terai, K. Noda, N. Miura, and Y. Fujiwara
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials
  • 発表場所: Tsukuba, Ibaraki
  • 年月日: 20100724-26
• [学会発表] SOI 基板上に成長したβ-FeSi_2 エピタキシャル膜における残留キャリア濃度の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 米田圭佑, 寺井慶和, 野田慶一, 三浦直行, 藤原康文
  • 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, 長崎市
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] β-FeSi_2 エピタキシャル膜における光伝導スペクトルの評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺井慶和, 米田圭佑, 野田慶一, 三浦直行, 藤原康文
  • 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, 長崎市
  • 年月日: 2010-09-17