| 研究課題/領域番号 |
25390065
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
中川 清和 山梨大学, 総合研究部, 教授 (40324181)
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| 研究分担者 |
山中 淳二 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (20293441)
佐藤 哲也 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (60252011)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | Ge/Siヘテロ構造 / ラジカル水素加熱 |
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| 研究実績の概要 |
１．Si(100)基板上に成長した薄膜結晶Geの加熱実験：まず、分子線成長を用いて、Si(100)基板上にGe基板温度300℃で300 nm成長し、平坦かつ単結晶のGe/Siヘテロ構造を形成した。しかし透過電子顕微鏡によりGeとSiの４％の格子不整合に伴う多量の転位が観測されている。転位密度の減少を図るため、水素流量５sccm、マイクロ波出力1000 W、圧力30 Paの条件で10秒程度のGeのみの急速加熱、その後の急速冷却を行った結果、減圧下での高温処理のため、Geは蒸発してしまうことが判明した。
この問題を解決するため、
２．Si(100)基板上に成長した薄膜結晶Ge上に堆積酸化膜を形成し、タングステンをその上に蒸着して熱源とした加熱実験：単結晶の300 nm-Ge/Siヘテロ構造上にプラズマCVD法によりSiO2膜を300°で100 nm堆積し、Ge蒸発防止膜を形成した。SiO2膜はラジカル水素では加熱ができないため、Wを100 nmスパッター法で堆積し、Wを熱源とした加熱実験を行い、透過電子顕微鏡観察を行った結果、(2－1) 1000℃、900℃での0.2秒程度の加熱でGeとSiのミキシングが生じ、SiGe混晶が形成されていることをEDXで確認し、またSiGe/Si界面は(111)面からなるジグザグ構造となった。また、表面から界面へとGeの濃度が減少している。(2－2) 800℃、700℃での0.2秒程度の加熱では、GeとSiのミキシングが生じていないことをEDXで確認し、さらに転移の観察を行った結果、貫通転位密度を10分の1程度に減少できることを確認した。表面からのみ加熱しているためGeからSi基板へと温度勾配が生じ、低温のSi基板からGe層が圧縮応力を受け、さらに加熱されたGe中の転位運動の活性化プロセスが増大することで転位密度の大幅な減少を実現できたと考えている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は、「マイクロ波プラズマ中の水素ラジカルによる表面のみの加熱現象を用いてGe/Si 基板ヘテロ構造の膜垂直方向に温度勾配を形成し、良好な結晶性と表面モフォロジーを有するGe/Si 基板ヘテロ構造を可能とする技術開発に関するものである。」であり、貫通転位密度を減少できる技術を開発できており、おおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
１．W/SiO2/Ge/Si基板構造で、Geの膜厚を変えて加熱実験を行い、Geの最適膜厚を求める。２．700℃または800℃での加熱の繰り返し回数による転位密度の変化を調べ、最適条件を求める。
３．Ge/Si基板上に電界効果トランジスタを作製し、電気的観点からの結晶性評価を行う。
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