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Development of vertical HEMT-type devices using Si-Ge core-shell heterojunction nanowires

使用Si-Ge核壳异质结纳米线开发垂直HEMT型器件

基本信息

批准号：
21H04642
负责人：
深田直樹
金额：
$ 26.29万
依托单位：
National Institute for Materials Science
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 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04642/
关键词：
ナノワイヤシリコンゲルマニウムトランジスタ

项目摘要

現行の平面型金属・酸化膜・半導体電界効果型トランジスタ（MOSFET）では、微細化した回路素子からのリーク電流による発熱が大きくなるため、従来のスケール則に従った微細化だけでは素子の性能向上に限界が指摘されている。本研究では、IV族半導体Si、Ge、新規高移動度材料として注目されているGeSnから形成される特殊なコアシェルヘテロ接合により高電子移動度型トランジスタ（HEMT）構造を１次元ナノワイヤ内部に形成することで、次世代トランジスタの微細化限界・低消費電力化の課題を解決し、ナノ構造でも不純物散乱のない高移動度デバイスを実現する。本年度は、コアシェルヘテロ接合の精密形成制御に関する研究を実施した。コアシェルナノワイヤのHEMTデバイス応用を考えると、ヘテロ接合界面の制御が重要である。そこで、①界面相互拡散抑制、②ドーパント不純物の拡散抑制、③シェル層の高い結晶性、④不純物の活性化を満足するシェル形成条件を確立するための成長条件の探索を行った。①-②ではシェル形成温度を低くし、③-④では高くする必要がある。p-Siシェルの場合はジボラン（B2H6）ガス添加（位置制御ドーピング）によるSiH4ガス分解促進効果でシェル形成温度を700℃まで低下できた。一方、i-Geシェルでは更に500℃まで成長温度を低下できたため、相互拡散の問題を解決し、且つ高い結晶性維持できる最適条件を導き出すことに成功した。コアシェルナノワイヤモデルに対して、Si中の様々なサイトにアクセプタ不純物となるBを導入し、不純物の熱力学的安定性、拡散エネルギー障壁の場所依存性、界面依存性に関する大規模第一原理計算を進めている。

The current planar metal, acid film and semiconductor field effect type MOSFET is characterized by high heat dissipation, fine circuit element and high current generation, and the fine circuit element is characterized by high heat dissipation and high current generation. This study aims to solve the problems of formation of special high mobility materials such as Si, Ge, and new high mobility materials for group IV semiconductors, and realization of high mobility materials such as structural impurity dispersion and high mobility materials for next generation HEMT structures. This year, the research on the precision formation of the joint was carried out The control of HEMT interface is very important. This paper discusses the following aspects: (1) inhibition of interfacial dispersion;(2) inhibition of dispersion of impurities;(3) high crystallinity of the impurity layer;(4) establishment of sufficient conditions for the formation of impurities; and (5) exploration of growth conditions.①-② The temperature of formation is low, ③-④ The temperature of formation is high. In the case of p-Si, the temperature of SiH4 decomposition promotion effect is 700 ℃ and the temperature of SiH4 decomposition promotion effect is 700℃. For example, the growth temperature of i-Ge is lower than 500℃, and the problem of mutual dispersion is solved, and the optimal condition for maintaining high crystallinity is successfully guided. A large-scale first-principles calculation of the thermodynamic stability of impurities, the site dependence of dispersion barriers and the interface dependence of impurities in Si is carried out.

项目成果

期刊论文数量（33）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

The On-Site Nanowire-Shape Graphene Formation for Silicon Nanowire-Based Schottky Junction Solar Cells

用于基于硅纳米线的肖特基结太阳能电池的现场纳米线形状石墨烯形成

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Wipakorn Jevasuwan;Steaphan Wallace and Naoki Fukata
通讯作者：
Steaphan Wallace and Naoki Fukata

CWレーザーアニールによる高歪みn型Geのバンド構造解析

连续激光退火高应变n型Ge的能带结构分析

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kuniaki Konishi;Daisuke Akai;Yoshio Mita;Makoto Ishida;Junji Yumoto;Makoto Kuwata-Gonokami;石崎雄士,中津裕貴,小澤孝拓,福谷克之;ラハマトハディサプトロ，松村亮，前田辰郎,深田直樹
通讯作者：
ラハマトハディサプトロ，松村亮，前田辰郎,深田直樹

Self-organized〈1 0 0〉direction growth of germanium film on insulator obtained by high speed continuous wave laser annealing

高速连续波激光退火绝缘体上锗薄膜自组织<1 0 0>方向生长