2015 Fiscal Year Annual Research Report
イオン注入による欠陥制御を利用した圧縮歪みシリコンの実現と高正孔移動度素子応用
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24360001
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
宇佐美 徳隆 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20262107)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有元 圭介 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (30345699)
澤野 憲太郎 東京都市大学, 工学部, 准教授 (90409376)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 歪みシリコン / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで我々はイオン注入により意図的に残留欠陥を発生させたシリコン(100)基板上にガスソース分子線エピタキシー法を用いてシリコン/シリコンカーボンヘテロ構造を結晶成長することで、表面シリコン層に0.9%程度の圧縮歪みが導入できることを示してきた。
本年度は、その熱的安定性およびイオン注入条件について検討を行った。温度を系統的に変化させて熱処理を行った試料のX線逆格子空間マッピングの結果から、800度まではシリコンカーボン層は安定であり、表面シリコン層の歪みも維持されることがわかった。900度以上の熱処理では、カーボン原子の析出がおこり、置換位置カーボン組成は大きく低下した。一方で、シリコンに印加された圧縮歪みは維持されるという興味深い現象が観測された。
イオン注入エネルギーを変化させた場合は、特定の注入エネルギーにおいて歪み緩和率が100%を超える現象が観測された。これは、結晶成長の比較的初期の段階でカーボン組成が大きなシリコンカーボン層が成長され、時間の経過とともにアニール効果により面内格子定数を保ったままカーボン原子の析出が起こったためではないかと考えている。表面シリコン層の圧縮歪み量は、シリコンカーボンの組成と歪み緩和率に対応した変化を示した。イオン注入エネルギーが高すぎると、シリコン基板中の残留欠陥の位置が深くなり、歪み緩和のための転位源として効果的に機能しにくくなることも明らかとなった。これらの結果より、イオン注入を利用して高品質な歪みシリコン/シリコンカーボンヘテロ構造を作製する際の、適切な注入エネルギーについての知見が得られた。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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