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2015 年度 実績報告書

ドーパント格子の実現とその磁性制御の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25706003
研究機関富山大学

研究代表者

堀 匡寛  静岡大学, 電子工学研究所, 講師 (50643269)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードシリコントランジスタ / チャージポンピング法 / 電子スピン共鳴法 / EDMR / 界面欠陥 / 局在準位 / ドーパント原子 / 電子捕獲過程
研究実績の概要

平成27年度の主な成果は、以下の通りである。
1.電子スピン共鳴法を用いたドーパント原子の解析。
電子スピン共鳴法の精密計測技術を確立し、これを用いてシリコン中のドーパント原子(リン、ヒ素、アンチモン)を詳細に解析した(Appl. Phys. Lett. 2015掲載)。また、この精密計測技術を基盤として、下記のEDMR計測を行った。
2.EDMR測定技術の確立と信号の取得。
電気的にスピン共鳴を検出する手法:EDMR(Electrically detected magnetic resonance)の高感度化、およびMOSトランジスタ中の欠陥準位のEDMR信号の取得を目的とした。ここでは特に、トランジスタを電子スピン共鳴装置のキャビティ内に挿入するために、新たにサンプルホルダを設計した。サンプルホルダに含まれる微量なスピンに由来するゴースト信号を抑制するため、サンプルホルダの材料の選定から行った。サンプルホルダ材料のほかにも、配線材料、デバイス固定材料等について、(キャビティー内での)それぞれのQ値を詳細に調べ、EDMR計測に最適なサンプルホルダの設計を行った。また、ノイズを抑制するためのフィルターの配備や、低ノイズ電源の選定も行った。
上記の結果、MOSトランジスタのEDMR信号を観測することに成功した。測定から求めたg値より、信号の起源はシリコンダングリングボンドであると結論付けた。また、前年度より測定手法を確立してきたチャージポンピング法に、EDMRを組み合わせたチャージポンピングEDMR法の立ち上げも行い、この信号の観測にも成功した。これらの成果は、少数個の電子スピンを精密に検出するための基礎技術となる。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Band transport across a chain of dopant sites in silicon over micron distances and high temperatures2016

    • 著者名/発表者名
      E. Prati, K. Kumagai, M. Hori, T. Shinada
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: 19704_1-8

    • DOI

      10.1038/srep19704

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation of accuracy of charge pumping current in time domain2015

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, M. Hori, T. Tsuchiya, Y. Ono
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Electron.

      巻: E98-C ページ: 390-394

    • DOI

      10.1587/transele.E98.C.390

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electrical activation and electron spin resonance measurements of arsenic implanted in silicon2015

    • 著者名/発表者名
      M. Hori, M. Uematsu, A. Fujiwara, Y. Ono
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 106 ページ: 142105_1-4

    • DOI

      10.1063/1.4917295

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] シリコン酸化膜界面欠陥の低温 チャージポンピング2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺時暢、堀匡寛、小野行徳
    • 学会等名
      電子情報通信学会 研究会「機能ナノデバイスおよび関連技術」
    • 発表場所
      北海道大学 百年記念会館(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-03-03 – 2016-03-04
  • [学会発表] Cryogenic Charge Pumping using Silicon on Insulators2015

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, M. Hori, T. Saruwatari, A. Fujiwara, Y. Ono
    • 学会等名
      28th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2015)
    • 発表場所
      Toyama International Conference Center, Toyama
    • 年月日
      2015-11-10 – 2015-11-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrically detected magnetic resonance study on silicon PN junction2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Nishiuchi, K. Furuta, T. Mitani, M. Hori, Y. Ono
    • 学会等名
      2015 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices (AWAD 2015)
    • 発表場所
      Jeju Island, Korea
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-07-01
    • 国際学会
  • [学会発表] ESR measurements of As donor electrons in silicon2015

    • 著者名/発表者名
      M. Hori, M. Uematsu, A. Fujiwara, Y. Ono
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies (EM-NANO 2015)
    • 発表場所
      TOKI MESSE Niigata Convention Center Niigata, Japan
    • 年月日
      2015-06-16 – 2015-06-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Charge pumping by point defects –Towards ultimate control of recombination in silicon-2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ono and M. Hori
    • 学会等名
      III Bilateral Italy-Japan Seminar
    • 発表場所
      Campus Plaza Kyoto, Kyoto Japan
    • 年月日
      2015-06-16 – 2015-06-16
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single ion implantation of Ge donor impurity in silicon transistors2015

    • 著者名/発表者名
      E. Prati, Y. Chiba, M. Yano, K. Kumagai, M. Hori, G. Ferrari, T. Shinada, T. Tanii
    • 学会等名
      2015 Silicon Nanoelectronics Workshop (SNW-2015)
    • 発表場所
      Rega Royal Hotel Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-06-14 – 2015-06-15
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Charge Puming in SOI Gated PIN Diode2015

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, M. Hori, T. Saruwatari, T. Tsuchiya, A. Fujiwara, Y. Ono
    • 学会等名
      2015 Silicon Nanoelectronics Workshop (SNW-2015)
    • 発表場所
      Rega Royal Hotel Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-06-14 – 2015-06-15
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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