2013 Fiscal Year Annual Research Report
Ｓｉ，Ｇｅ表面反転層サブバンド構造の異方性と歪みによる物性制御
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22540332
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
稲岡 毅 琉球大学, 理学部, 教授 (40184709)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳澤 将 琉球大学, 理学部, 助教 (10403007)
武田 さくら 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (30314537)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | Si, Ge / バンド / 異方性 / 歪み / 表面反転層 / 表面・界面物性 / 半導体物性 |
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| Research Abstract |
第一原理計算により、Siの結晶単位胞内での２つの原子の相対変位、すなわち内部歪みが歪みSiの価電子帯構造に及ぼす効果を解析した。１軸圧縮の歪み方向、あるいは２軸伸張の歪みと垂直の方向（[111]あるいは[110]）では、ホール有効質量m*が著しく小さい価電子帯が他の価電子帯の上に突き出す分散が現れる。内部歪みを考慮して安定な原子配置を求めると、上記のm*の小さい第１価電子帯と第２価電子帯のエネルギー間隔が顕著に広がり、m*の小さいバンドが低エネルギー側に伸びて、高いホール移動度が期待される。
第一原理計算により、内部歪みを考慮して、伸張歪みにより起こるGeの間接-直接バンドギャップ転移を解析した。室温での[001]、[111]方向１軸伸張では、それぞれ歪み量4.2%、3.7%で、(001)、(110)面内２軸伸張では、それぞれ歪み量1.5%、2.3%で転移が起こる。[110]方向１軸、(111)面内２軸伸張では転移は起こらない。
SiGe上に成長した2軸伸張Siの価電子帯の分散を測定して解析し、Si結晶単位胞の一様な歪みだけなく、内部歪みを考慮して解析していく必要があることがわかった。
Ge(001)清浄表面及び鉛吸着表面の表面近傍の価電子帯バンド分散を角度分解光電子分光で明らかにした。清浄面で価電子帯頂上付近に現れる３本のバンドは、Geのバルクバンドに由来すると考えられる。鉛吸着面では新たにもう１本のバンドが現れ、上述の３本のバンドとバンド反発を起こす。4本目のバンドは、鉛由来ではなく、表面近傍のGe層に存在することがわかった。
その他、半導体サブバンド、有機半導体と関連して、有限温度交換・相関補正を用いて極低密度の強相関２次元伝導電子系のプラズモンを、ファン・デル・ワールス相互作用を考慮した第一原理計算により、alpha型亜鉛フタロシアニン結晶のバンド構造を解析した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(20 results)
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[Journal Article] Lattice distortion of porous Si by Li absorption using two-dimensional photoelectron diffraction2014
Author(s)
E. S. A. Nouh, S. N. Takeda, F. Matsui, K. Hattori, T. Sakata, N. Maejima, H. Matsui, H. Matsuda, T. Matsushita, L. Tóth, M. Morita, S. Kitagawa, R. Ishii, M. Fujita, K. Yasuda, and H. Daimon
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Journal Title
Journal of Materials Science
Volume: 49
Pages: 35-42
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Electronic structure on Pb-adsorbed Ge(001)2014
Author(s)
T. Sakata, S. N. Takeda, A. K. R. Ang, K. Kitagawa, H. Kumeda, K. Kokui, H. Nakao, K. Takeuchi, H. Momono, K. Maeda, H. Daimon
Organizer
Symposium on Surface and Nano Science 2014
Place of Presentation
新富良野プリンスホテル、北海道富良野市
Year and Date
2014-01-16
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