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集積回路の持続的な発展には、従来のスケーリング則（微細化）に頼らない新たな指導原理の開発、即ち材料／デバイス構造の革新が不可欠である。本研究では、シリコン（Si）よりも高いキャリア移動度を持つゲルマニウム（Ge）に着目すると共に、Si集積回路に混載可能なGeナノワイヤ・トランジスタのプロセス技術開発を目指す。本年度においては、Geナノワイヤをシリコン酸化膜（SiO2）上に高品質形成する手法を検討した。
Geナノワイヤの形成は、金（Au）コロイド粒子（40 nm径）をシードとし、原料ガスにGeH4を用いた化学気相成長（CVD：Chemical-Vapor-Deposition）により行った。SiO2上に直接Geナノワイヤを成長しようとした場合、Ge原子がSiO2に付着しにくいことから、Au粒子の数に対してナノワイヤの成長率は１割程度となった。また、成長したナノワイヤの方向はランダムとなった。
GeとAuの界面は（111）面で最も安定となるため、ナノワイヤは<111>方向にVLS成長することが知られている。そこで、金属誘起層交換成長法を用い、結晶方位が(111)面に制御されたGe薄膜（50 nm厚）をSiO2上に形成し、シード（種結晶）層とした。その結果、Geナノワイヤがシード層からエピタキシャル成長し、基板垂直方向に優先的に配向することが判った。特にCVD中の基板温度を変化させて成長を行った結果、400℃で最も均一なGeナノワイヤ・アレイが得られた。結晶方位を持たない非晶質体の上に、方向の揃ったGeナノワイヤを形成したのはこれが初めての例である。
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