2002 Fiscal Year Annual Research Report
シングルイオン注入法を用いた不純物原子の個数・位置制御によるナノ物性制御
Project/Area Number |
02J84201
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Research Institution | Waseda University |
Principal Investigator |
品田 賢宏 早稲田大学, 理工学部, 特別研究員(PD)
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Keywords | シングルイオン注入法 / 半導体 / ナノ物性制御 / 不純物位置制御 / 触媒位置制御 / カーボンナノチューブ / 集束イオンビーム法 / 液体金属イオン源 |
Research Abstract |
本研究では、シングルイオン注入法によるナノ物性制御とその応用を探索するために、次の3つの計画を掲げている。初年度の取り組みは以下の通りである。 Plan-1)不純物原子を個数と位置を制御して注入することにより、特性ゆらぎのない高性能半導体デバイスを開発する。 Plan-2)母体結晶に対して正あるいは負に帯電する元素、触媒作用のある元素、磁性を有する元素を注入することにより局所的改質部位の2次元配列を形成する。 Plan-3)スピンをもつ原子あるいは分子を改質部位に吸着もしくは埋め込むことにより、伝導キャリアとスピンの相互作用に起因する電気的特性を適用した新しい半導体デバイスを開発する。 (1)不純物原子位置制御によるシリコン細線電界効果トランジスタ(FET)の閾値電圧制御(Plan-1) シングルイオン注入法を用いて不純物原子の位置が制御されたFETを作製し、閾値電圧を測定した。規則的に配置した場合、ランダム配置と比較してゆらぎが小さく、約2倍閾値電圧が小さいことが判明した。これは、より低いゲート電圧でチャネルが形成されることを意味する。不純物原子が周期的に並んだ新しい半導体デバイス開発の検討を開始した。 (2)新型液体金属イオン源の開発(Plan-2&3に関連) 触媒作用のある元素Niを含むNi-P-Pt型の液体金属イオン源を新たに開発した。高い電流密度、安定性、長寿命の課題をクリアし、Plan-2&3を実行する上で不可欠な要素技術の基礎を築いた。 (3)シングルイオン注入法によるNiイオン注入部位へのカーボンナノチューブ選択成長を確認(Plan-2) シリコン基板表面に形成したシリコン酸化膜を通して、Niイオンを注入し、続くプラズマCVDによるカーボンナノチューブ(CNT)の成長を試みたところ、Ni注入部位に選択的にCNTが成長することを確認した。CNTの位置が制御されたデバイス開発の検討を開始した。 (4)イオン注入法によるGaAsドット網の形成(Plan-2に関連) GaAs基板中にInイオンを線上に注入し、熱処理を行ったところ、注入線に沿って結晶方位が揃ったピラミッド状の微結晶が再成長することを発見した。イオン注入を用いた新しい極微構造形成プロセスの可能性を探る。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] T.Shinada: "Improvement of Focused Ion-Beam Optics in Single-Ion Implantation for Higher Aiming Precision of One-by One Doping of Impurity Atoms into Nano-Scale Semiconductor Devices"Jpn. J. Appl. Phys. Part 2. 41・3A. L287-L290 (2002)
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[Publications] 谷井孝至: "シングルイオン注入を用いたナノスケール表面改質"機械の研究. 54・11. 1141-1146 (2002)
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[Publications] 大泊巌: "第2版応用物理ハンドブック"丸善株式会社. 151 (2002)
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[Publications] 大泊巌: "今日からモノ知りシリーズトコトンやさしいナノテクノロジーの本"日刊工業新聞. 1094 (2002)