2019 Fiscal Year Annual Research Report
Semimetal (metal) mediated group-IV-semiconductor nanostructure formation and its application for next-generation fundamental device technologies
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17K06338
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
岡本 浩 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (00513342)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠田 義晴 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (20232986)
伊高 健治 弘前大学, 地域戦略研究所, 教授 (40422399)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 半導体ナノ構造 / ナノドット / 量子ドット / Ge / Bi / GeSn |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ⅳ族半導体を用いたナノドットは新型メモリ、Siフォトニクス用受発光素子等への応用が期待されている。また、GeSn混晶は10%程度のSn組成において間接遷移型から直接遷移型に移行することが予測されており、2015年にレーザ発振が報告されたことからも注目度が高まっている。申請者らは本課題以前にBiをサーファクタントとした独自成長技術によりIn(Ga)As量子ドット形成に成功した後、新たに真空蒸着法によるIV族半導体ナノ構造作製の検討を開始したが、後者の形成機構が当初の予想とは異なる新規の現象によることが明らかになってきた。
Biを媒介したGeナノドットについて形成メカニズムを検討した。Bi-Geの順に蒸着を行い、低温アニール（400℃）を行うことによってBiを含まない結晶Geナノドットが形成されるが、Biが固相拡散によって移動すること、並びにアニール時には固液共存相においてマイグレーションが促進されてナノドット形成が進むことに加え、Biは蒸気圧が高いため試料中にはほとんど残存しないことを示した。
Snを媒介したGeSn混晶ナノドットの形成手法を検討し、Sn組成10%以上の高密度な結晶GeSnナノドットをアニールを含む最高プロセス温度230℃以下で形成することに成功した。また、形成機構についてはBi媒介Geナノドットと共通するところが多いが、BiとSnの蒸気圧の大きな差異がそれぞれのナノドットにおける結晶の組成を決定づけていることなどを示した。
次世代デバイス用要素技術の検討としてGeナノドットをフローティングゲートとしたMOSキャパシタを作製し、そのC-V特性の評価を行った結果、メモリ動作の指標となるヒステリシス特性が確認された（未報告）。また、EBリソグラフィー技術を用いたナノドットの位置制御技術開発の第一歩としてリフトオフ技術を用いたナノドットの形成を確認した（未報告）。
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| Remarks |
弘前大学大学院 理工学研究科
弘前大学 理工学部 電子情報工学科
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