ハイブリッドスーパーアトム創成による量子物性制御と新機能デバイス開発

通过创建杂化超级原子进行量子物理性质控制和新功能器件开发

• 批准号: 21H04559
• 负责人: 宮崎 誠一
• 金额: $ 27.87万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04559/
• 关键词: 量子ドット; コア／シェル構造; Feシリサイドナノドット; スーパーアトム; Si系量子ドット; スーパーアトム構造

初年度には、SiO2熱酸化膜上にリモートH2プラズマ支援により高密度・一括形成したFeナノドットに基板温度400℃でSiH4照射を行った場合、Feシリサイドナノドットが形成でき、0.79eV付近に室温フォトルミネスセンス（PL）が認められることを明らかにした。本年度は、SiH4照射時におけるガス圧力および照射時間がFeナノドットのシリサイド化反応に及ぼす影響を評価した。SiH4照射前後のAFM表面形状像測定から、SiH4照射条件を変化させた場合においてもドットの面密度およびサイズに顕著な変化は認められず、室温PL測定を行った結果、いずれの照射量においても0.7~0.85 eVにブロードな信号が認められるものの、PL発光強度に明瞭な変化が認められた。PL積分強度をSiH4照射量（照射時間×圧力）に対してまとめた結果、照射量の増加に伴い発光強度が増強するものの、照射量600 Pa・secで最大となった後、顕著に減少した。600および1800 Pa・secでSiH4照射したナノドットをXPS分析した結果、600 Pa・secで照射した試料ではSi-Feの信号が認められるが、1800 Pa・secで照射した試料ではSi-Feの信号とともに、Si-Siに起因する低エネルギー側のピークが認められた。この結果は、Feナノドットのシリサイド化によりβ-FeSi2相が形成した後、ナノドット表面にSi層が堆積したことを示している。Siの価電子帯上端がβ-FeSi2に比べ僅かに浅いことを考慮すると、光励起により生成した正孔の一部がSi層に移動することで、β-FeSi2ナノドットでの電子－正孔再結合効率が低下した結果で解釈できる。

In the early years, the SiO2 thermal acidified film was formed on the substrate at a temperature of 400℃. In the case of SiH4 irradiation, the SiO2 thermal acidified film was formed at a temperature of 0.79 eV near room temperature. This year, the impact of SiH4 irradiation on the chemical reaction of Fe and Fe was evaluated. AFM surface profile measurement before and after SiH4 irradiation, SiH4 irradiation conditions change, surface density change, PL measurement results at room temperature, irradiation dose change from 0.7 eV to 0.85 eV, PL emission signal change, PL emission intensity change. PL integrated intensity SiH4 exposure (exposure time × pressure) increases with increasing light intensity, and decreases with increasing exposure 600 Pa·sec. 600 Pa·sec for SiH4 irradiation, 600 Pa·sec for Si-Fe signal, 1800 Pa·sec for Si-Si signal. As a result, the Si layer on the surface of the FeSi layer was deposited after the formation of the β-FeSi2 phase. The upper end of the Si electron band is only shallow in the β-FeSi2 layer, and a part of the positive hole is generated by optical excitation. The electron-positive hole recombination efficiency of the β-FeSi2 layer is low.

项目成果

Feシリサイドドットの発光特性評価

硅化铁点的发光特性评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 古幡 裕志;斎藤 陽斗;牧原 克典;大田 晃生;田岡 紀之;宮﨑 誠一
• 通讯作者: 宮﨑 誠一

Effect of substrate temperature on plasma-enhanced self-assembling formation of high-density FePt nanodots

基底温度对等离子体增强自组装形成高密度 FePt 纳米点的影响

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac2036
• 发表时间: 2022
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys.
• 作者: S. Honda;K. Makihara;N. Taoka;H. Furuhata;A. Ohta;D. Oshima;T. Kato;and S. Miyazaki
• 通讯作者: and S. Miyazaki

Light-emission Properties of High-density Superatom-like Ge-core/Si-shell Quantum Dots

高密度类超原子Ge核/Si壳量子点的发光特性

• 发表时间: 2023
• 作者: K. Makihara;Y. Yamamoto;Y. Imai;N. Taoka;M. A. Schubert;B. Tillack;and S. Miyazaki
• 通讯作者: and S. Miyazaki

SiO2上に形成したニッケルシリサイド薄膜の膜厚が表面形態・結晶相へ与える影響

SiO2上硅化镍薄膜膜厚对表面形貌和晶相的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 木村 圭佑;田岡 紀之;西村 駿介;大田 晃生;牧原 克典;宮﨑 誠一
• 通讯作者: 宮﨑 誠一

Alignment Control of Si-based Quantum Dots

硅基量子点的取向控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Imai;K. Makihara;N. Taoka;and S. Miyazaki
• 通讯作者: and S. Miyazaki