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2014 年度 実績報告書

単一トラップの分離検出・電子物性評価技術の開発とトラップ物理の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 26289105
研究機関島根大学

研究代表者

土屋 敏章  島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (20304248)

研究分担者 小野 行徳  富山大学, 理工学研究部(工学), 教授 (80374073)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード電子デバイス・電子機器 / マイクロ・ナノデバイス / 表面・界面物性
研究実績の概要

本研究の目的は,トラップを“密度”で表す従来のマクロ的な扱いから脱却し,ナノ構造界面における個々のトラップの分離検出技術,および,個々のトラップの物性評価技術を確立し,従来のマクロ的見地を基盤としたトラップ物理に新たな視点を加えて新展開を計ることである.この目的達成のため,トラップとしてはMOS界面トラップ,評価技術としてはチャージポンピング(CP)法を用いる.
今年度は以下の研究成果を得た.
1.単一MOS界面(Si/SiO2界面)トラップからのCP電流を室温で体系的に測定評価し,そのCP電流最大値が一定値fqではなく,0から2fqの範囲内 (fはゲートパルス周波数,qは電子電荷)にあることをはじめて明らかにした.この結果は,Si/SiO2界面のダングリングボンドであるPb0センターの電気的性質と一致する.このことは,CP法で単一Pb0センターを直接観測し評価することにはじめて成功したことを意味し,界面トラップの正体に対する究極的な判定を可能にした.
2.従来CP理論では,トラップ1個当たりのCP電流が一定値fqであることに基づいてトラップ密度を算出している.しかし,これが根本的に誤りであることを実証した.そして,CP電流に対するゲートパルスのオン時間やオフ時間等の効果を利用し,トラップ間相互作用も考慮した,CP法によるトラップ数の根本的なカウンティング法を確立した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

孤立単一MOS界面トラップからのチャージポンピング(CP)電流であることの判定法を前倒しで確立できたことで,単一Pb0センターをCP法で直接観測し評価することにはじめて成功するなど,当初の計画以上に進展している.

今後の研究の推進方策

今年度確立した新たな根本的トラップカウンティング法を用いて,従来CP理論との差異を定量化すること,および,個々のトラップの離散的エネルギー準位評価技術を確立してエネルギー分布の導出を試みる.

次年度使用額が生じた理由

次年度使用額はすべて基金助成金分であるが,その大部分(約30万円)はシールディングプローバ改造(サーマルチャックの取り付け・調整)に関わる業務費が削減されたことによる.

次年度使用額の使用計画

予定外の成果発表等の機会が生じているため,その旅費等に充てる予定である.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Charge Pumping Current from Single Si/SiO2 Interface Traps: Direct Observation of Pb Centers and Fundamental Trap-Counting by the Charge Pumping Method2015

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Tsuchiya, Yukinori Ono
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 54(4S) ページ: 04DC01_1-7

    • DOI

      ISSN 0021-4922

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct observation of electron emission and recombination processes by time domain measurements of charge pumping current2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Hori, Tokinobu Watanabe, Toshiaki Tsuchiya, Yukinori Ono
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 106(4) ページ: 041603_1-4

    • DOI

      10.1063/1.4906997

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of electron capture process in charge pumping sequence using time domain measurements2014

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Hori, Tokinobu Watanabe, Toshiaki Tsuchiya, Yukinori Ono
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 105(26) ページ: 261602_1-4,

    • DOI

      10.1063/1.4905032

    • 査読あり
  • [学会発表] 単一Si/SiO2界面トラップのチャージポンピング(CP)特性:Pb0センターの電気的直接観測と従来CP理論の原理的改善2015

    • 著者名/発表者名
      土屋敏章,小野行徳
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] チャージポンピング電流の実時間計測による電子捕獲過程の解析2015

    • 著者名/発表者名
      堀 匡寛,渡辺時暢,土屋敏章,小野行徳
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] チャージポンピング電流の実時間計測による電子放出,再結合過程の直接観察2015

    • 著者名/発表者名
      堀 匡寛,渡辺時暢,土屋敏章,小野行徳
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] 電子捕獲履歴現象を利用したナノスケールMOSFETにおける多値ランダムテレグラフノイズの解析2014

    • 著者名/発表者名
      土屋敏章
    • 学会等名
      電子情報通信学会シリコン材料・デバイス研究会
    • 発表場所
      東北大学未来科学技術共同研究センター(仙台)
    • 年月日
      2014-10-16 – 2014-10-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Charge Pumping Current from Single Si/SiO2 Interface Traps: Direct Observation of Pb Centers and Fundamental Trap-Counting by the Charge Pumping Method2014

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Tsuchiya, Yukinori Ono
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-11
  • [学会発表] ナノスケールMOSFETにおいて多値RTNに関与している個々の酸化膜トラップのキャラクタリゼーション2014

    • 著者名/発表者名
      土屋敏章
    • 学会等名
      映像情報メディア学会・電子情報通信学会共催 情報センシング・集積回路合同研究会
    • 発表場所
      大社文化プレイスうらら館(出雲市)
    • 年月日
      2014-07-03 – 2014-07-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Evaluation of Accuracy of Time Domain Charge Pumping2014

    • 著者名/発表者名
      Tokinobu Watanabe, Masahiro Hori1, Toshiaki Tsuchiya, Yukinori Ono
    • 学会等名
      Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices
    • 発表場所
      Kanazawa Bunka Hall
    • 年月日
      2014-07-01 – 2014-07-03
  • [学会発表] チャージポンピング法によるMOS界面評価2014

    • 著者名/発表者名
      土屋敏章
    • 学会等名
      産業技術総合研究所SiC酸化膜界面検討会
    • 発表場所
      発明会館(虎の門)
    • 年月日
      2014-06-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Time domain measurement of the charge pumping current2014

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Hori, Tokinobu Watanabe, Toshiaki Tsuchiya, Yukinori Ono
    • 学会等名
      Silicon Nanoelectronics Workshop
    • 発表場所
      Hilton Hawaiian Village (Honolulu)
    • 年月日
      2014-06-08 – 2014-06-09
  • [備考] 機能システム化デバイス研究室のホームページ

    • URL

      http://www.ecs.shimane-u.ac.jp/~tsuchiya/

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公開日: 2016-06-01  

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