2020 Fiscal Year Annual Research Report
Analyses of carrier transport properties in surface-terminated diamond
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17K06343
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
猪熊 孝夫 金沢大学, 電子情報通信学系, 教授 (50221784)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / 表面・界面 / 量子輸送 / 密度汎関数法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，ダイヤモンドと金属または絶縁体との界面におけるキャリア輸送現象と原子レベルの微視的構造との相関を明らかにすることを目的とする。ダイヤモンドデバイス応用において重要な「金属電極との接触特性」および「MIS構造におけるチャネル伝導」をモデル化した量子輸送シミュレーションを行い，ダイヤモンド表面終端構造とキャリア輸送特性との相関を明らかにする。それらを系統的に解析することにより，デバイス特性の向上あるいは劣化に関与する本質的要因の解明を目的とする。令和２年度は研究計画に基づき以下のことを行った。
(1)前年度に引き続き，非平衡グリーン関数(NEGF)法による水素終端面および水酸基終端面，無終端表面について表面に平行な方向のキャリア輸送特性の解析を行った。特に，昨年度の結果に見られた，水酸基終端表面における酸素原子近傍のキャリア輸送チャネル形成に着目し，窒素原子およびホウ素原子の添加による変化について調べた。表面電子構造の解析と合わせて考察した結果，酸素原子の孤立電子対に由来するバンドが価電子帯直上に形成され，それがキャリア輸送チャネルとなっていることが示唆された。
(2)令和２年度は，申請者の属する研究グループにおいてFET動作が実証されているダイヤモンドMOS構造を念頭に置き，酸化アルミニウム／ダイヤモンド界面におけるキャリア輸送特性の解析を行った。フェルミ準位近傍のエネルギーにおけるキャリア輸送チャネルおよび透過率について解析し，前年度から研究している水酸基終端表面との差異について調べた。その結果，酸化アルミニウム界面の場合は，酸素原子の孤立電子対によるバンドは水酸基終端表面に比較して低エネルギー側にシフトし，キャリア輸送への影響は小さくなると考えられた。以上の他，(111)-2x1再構成表面における伝導特性の異方性について研究を行った。
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