ヘテロエピタキシカル結晶SiO_2/Si(001)の原子レベルのトンネル障壁

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13640322
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 名取 晃子 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (50143368)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 淳 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (50277836)
• Keywords: 価電子帯バンドオフセット / SiO_2 / Si / トンネル障壁 / ホール浸入長 / Si酸化膜

Research Abstract

SiO2/Si超格子構造を用いて密度汎関数第一原理計算を行い、エネルギー分散関係とブロッホ関数の空間分布より、価電子帯バンドオフセットの新たな評価法を提案した。従来の評価法は層厚が十分暑い場合にしか適用できないが、本方法は層暑が薄い場合にも適用でき、厚い場合には従来の評価方法による値に一致する。
下記の結果が得られ、現在、論文執筆中である。
(1)SiO2層厚が薄い場合の価電子帯バンドオフセットのSiO2層厚依存性と、ホールの侵入長評価:SiO2層厚が減少すると価電子帯のバンドオフセットは減少する。これはSiO2層のエネルギーギャップの減少による。ホールの進入長と価電子帯のバンドオフセットの結果は、コンシステントな結果を与える。
(2)Si層厚が薄い場合の、エネルギーギャップと価電子帯のバンドオフセットの、Si層厚依存性:Si層厚が減少するとエネルギーギャップは増加し、価電子帯のバンドオフセットは減少する。これは、Si層での量子閉じ込め効果による。
(3)価電子帯のバンドオフセットの、電子・正孔注入濃度依存性:電子注入により価電子帯のバンドオフセットは増加し、正孔注入により価電子帯のバンドオフセットは減少する。これは、Si層内のキャリア注入により静電ポテンシャルが変化することによる。

Research Products

• [Publications] A.Natori: "Dynamics of C(4×2) phase transition in Si(100) surfaces"Appl. Surf. Sci.. 212. 705-710 (2003)
• [Publications] Z.Zhang: "Atomic structure of the Ge/Si(113)-(2×2) surface"Phys. Rev. Lett.. 88. 256101-1-256101-4 (2002)