多機能ハイブリッド集積回路を可能とする異種材料混載化技術の創出

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24656209
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 宮尾 正信 九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 特任教授 (60315132)
• 研究分担者: 佐道 泰造 九州大学, 大学院システム情報科学研究院, 准教授 (20274491)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 電子デバイス・機器 / 集積回路 / 結晶成長

研究概要

本研究では、電子・光・スピン機能を混載した多機能ハイブリッド集積回路の基盤となるテンプレート技術の構築を目指し、絶縁膜上におけるSi1-XGeX(0≦X≦1)単結晶の形成プロセスを創出した。
まず、SiGeの融点が組成に依存することを利用した逐次溶融成長法を開発し、絶縁膜上に組成の異なるSiGeテンプレートの多段構造を実現した。次に、SiGe偏析現象を制御し、平面内でSiGe 組成が傾斜的に変化するテンプレートを実現した。Siプラットフォーム上に於ける新機能材料混載の基盤技術として期待される成果である。

研究成果

• [雑誌論文] Giant-Lateral-Growth of SiGe Stripes on Insulating-Substrate by Self-Organized-Seeding and Rapid-Melting-Growth in Solid-Liquid Coexisting Region (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumura, R. Kato, Y. Tojo, M. Kurosawa, T. Sadoh, and M. Miyao
  • 雑誌名: ECS Solid State Letters 巻: Vol.3, No.5 ページ: 61-64
  • DOI: 10.1149/2.003405ssl
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic analysis of rapid-melting growth using SiGe on insulator (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumura , Y. Tojo, M. Kurosawa, T. Sadoh, M. Miyao
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: Vol.557 ページ: 125–158
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2013.08.129
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-depth analysis of high-quality Ge-on-insulator structure formed by rapid-melting growth (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Chikita, R. Matsumura, Y. Tojo, H. Yokoyama, T. Sadoh, M. Miyao
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: Vol.557 ページ: 139–142
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2013.08.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-quality formation of multiply stacked SiGe-on-insulator structures by temperature-modulated successive rapid-melting-growth (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tojo, R. Matsumura, H. Yokoyama, M. Kurosawa, K. Toko, T. Sadoh, and M. Miyao
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol.102 ページ: 092102-1-4
  • DOI: 10.1063/1.4794409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybrid-Formation of Ge-on-Insulator Structures on Si Platform by SiGe-Mixing-Triggered Rapid-Melting Growth --- A Road to Artificial Crystal --- (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Miyao, M. Kurosawa, K. Toko, Y. Tojo, and T. Sadoh
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: Vol.50, No.5 ページ: 59-70
  • DOI: 10.1149/05005.0059ecst
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth-rate-dependent laterally graded SiGe profiles on insulator by cooling-rate controlled rapid-melting-growth (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumura, Y Tojo, M Kurosawa, T. Sadoh, I. Mizushima, and M. Miyao
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol.101 ページ: 241904-1-5
  • DOI: 10.1063/1.4769998
  • 査読あり
• [学会発表] Dynamic control of lateral crystallization for Group IV mixed-crystal semiconductor on insulating substrate (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumura, H. Chikita, T. Sadoh, and M. Miyao
  • 学会等名: 7th International WorkShop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20140127-28
• [学会発表] Hybrid-Formation of Single-Crystalline Ge(Si,Sn)-on-Insulator Structures by Self-Organized Melting-Growth (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Miyao, R. Matsumura, M. Kurosawa, K. Toko, and T. Sadoh
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials2013, SSDM2013
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 20130924-27
  • 招待講演
• [学会発表] Segregation-Free Giant Single-Crystalline SiGe-on-Insulator by Super-Cooling-Controlled Rapid-Melting Growth (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumura, R. Kato, Y. Tojo, T. Sadoh, and M. Miyao
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials 2013, SSDM2013
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 20130924-27
• [学会発表] Cooling-Rate-Controlled Rapid-Melting-Growth for Giant-Single-Crystal SiGe on Insulator (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumura, R. Kato, Y. Tojo, T. Sadoh, and M. Miyao
  • 学会等名: The 17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy, ICCGE-17
  • 発表場所: Warsaw, Poland
  • 年月日: 20130811-16
• [学会発表] 3-Dimensionally-Graded SiGe-on-Insulator Stacked Structures by Successive Rapid -Melting Growth (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Tojo, R. Matsumura, H. Yokoyama, M. Kurosawa, K. Toko, T. Sadoh, and M. Miyao
  • 学会等名: The 8th International Conference on Silicon Epitaxy and Heterostructures, ICSI-8
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 20130602-07
• [学会発表] Single-Crystalline SiGe Stripes on Insulating Substrate by Segregation-Free Rapid -Melting-Growth (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumura, R. Kato, Y. Tojo, T. Sadoh, and M. Miyao
  • 学会等名: The 8th International Conference on Silicon Epitaxy and Heterostructures, ICSI-8
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 20130602-07
• [学会発表] Dynamics Analysis of Rapid-Melting Growth Using SiGe on Insulator (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumura, Y. Tojo, M. Kurosawa, T. Sadoh, M. Miyao
  • 学会等名: The 8th International Conference on Silicon Epitaxy and Heterostructures, ICSI-8
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 20130602-07
• [学会発表] Melting-Induced-Mixing in a-Ge/Sn/c-Ge Structures for Sn-Doped Ge Films (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kinoshita, Y. Tojo, R. Matsumura, T. Sadoh, T. Nishimura, and M. Miyao
  • 学会等名: The 8th International Conference on Silicon Epitaxy and Heterostructures, ICSI-8
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 20130602-07
• [学会発表] Low-Temperature Formation of SiGe Crystals by Partial-Melting Method in a-GeSn /Si(100) Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Chikita, R. Matsumura, Y. Tojo, Y. Kinoshita, T. Sadoh, and M. Miyao
  • 学会等名: The 8th International Conference on Silicon Epitaxy and Heterostructures, ICSI-8
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 20130602-07
• [学会発表] Formation of Graded SiGe on Insulator by Segregation-Controlled Rapid-Melting-Growth (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumura, Y. Tojo, H. Yokoyama, M. Kurosawa, T. Sadoh, and M. Miyao
  • 学会等名: PRiME 2012, ECS Pacific RIM Meeting 2012
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 20121007-12
• [学会発表] Formation of Large Grain SiGe on Insulator by Si Segregation in Seedless-Rapid-Melting Process (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Kato, M. Kurosawa, R. Matsumura, T. Sadoh, and M. Miyao
  • 学会等名: PRiME 2012, ECS Pacific RIM Meeting 2012
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 20121007-12
• [学会発表] Laterally Graded SiGe-on-Insulator with Universal Si Profile by Cooling-Rate-Controlled Rapid-Melting-Growth (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumura, Y. Tojo, H. Yokoyama, M. Kurosawa, T. Sadoh, and M. Miyao
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials 2012, SSDM2012
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20120925-27
• [学会発表] Defect Free Multi-Structures of [SiGe/Insulator]2 on Si (100) platform (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Tojo, R. Matsumura, H. Yokoyama, M. Kurosawa, K. Toko, T. Sadoh, and M. Miyao
  • 学会等名: E-MRS 2012 Fall Meeting
  • 発表場所: Warsaw
  • 年月日: 20120917-21