High-mobility Semiconductor Devices due to Control of Phonon Field caused by Defect-free Nano-periodic Structures

通过无缺陷纳米周期结构控制声子场实现高迁移率半导体器件

• 批准号: 20H05649
• 负责人: 寒川 誠二
• 金额: $ 124.8万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-08-31 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05649/
• 关键词: 無欠陥ナノ周期構造複合材料; フォノン場制御; 高移動度半導体素子; フォノンバンド; エレクトロンバンド; 無欠陥ナノ周期構造; ナノスケールサーマルマネジメント; ナノスケールサーマルマネージメント; 無欠陥周期ナノ構造; 高移動度半導体

研究代表者・東北大・寒川GrはSi NP構造を埋め込むためのSiGeに対して着目し、成長させる際の基板表面がSiまたはSiO2によって、歪み・緩和の観点から膜質評価と表面粗さの違いを調査した。その結果、成長表面の違いが成長後の表面粗さに大きな影響があることがわかり、さらに結晶性や転位密度が変化することがわかった。これは、Si NPを埋め込んだ後に、複合膜構造全体の電子・正孔移動度へ影響することが予想される重要な知見となった。研究分担者・産総研・太田(旧遠藤)Grは、寒川Grで作製したSiGe表面に対して、CMP技術を用いた表面の平坦化の条件をさらに最適化することで、デバイス試作の準備を進めた。研究分担者・東京大学・野村Grは、フォノニック結晶系におけるフォノン輸送計算を継続し、フォノンバンド解析、状態密度、輸特性解析を行った。寒川Grによって作製したSi NP構造を用いることで、ブリユアン散乱および時間領域サーモリフレクタンス(TDTR)法を用いて、Si NP構造により5GHz周辺に定在波が確認され、熱伝導との関係性を発見した。研究分担者・宮崎大学・福山Grは、ナノオーダーステージを自動制御することで検出レーザー照射位置のみをスキャンさせて、材料内で発生したフォノンがどこまで輸送されるかの2次元マッピングを測定するための装置およびソフトウエアの改造を行った。寒川Grによって作製したSi NP/SiGe複合膜を測定することで、Si NPの間隔によってキャリアライフタイムが変化することが明らかとなった。

Research representatives, northeast big, cold sichuan Gr は Si NP structure を buried め 込 む た め の SiGe に し seaborne て the growth さ し, せ が Si ま る actually の substrate surface た は SiO2 に よ っ て, crooked み ease の 観 point か ら membranous review 価 と surface coarse さ の violations い を survey し た. そ の results, growth, surface の violations い が growth の surface coarse さ に big き な influence が あ る こ と が わ か り, さ ら に crystalline や が planning a density variations change す る こ と が わ か っ た. こ れ は, Si NP を buried め 込 ん だ に, composite membrane structure after all の electronic, moving hole degrees へ influence す る こ と が to think さ れ る important な knowledge と な っ た. Research sharers, production 総 research, too tian (endo) old Gr は, cold sichuan Gr で cropping し た SiGe surface に し seaborne て, CMP technology を い た surface の flat の conditions を さ ら に optimization す る こ と で, デ バ イ ス try の preparation を into め た. Research share, at the university of Tokyo, nomura Gr は, フ ォ ノ ニ ッ ク crystal system に お け る フ ォ ノ ン conveyor calculation を 継 続 し, フ ォ ノ ン バ ン ド parsing, the density of state line, lose characteristic analytic を っ た. Cold chuan Gr に よ っ て cropping し た Si を NP structure with い る こ と で, ブ リ ユ ア ン scattered お よ び time domain サ ー モ リ フ レ ク タ ン ス を (TDTR) method with い て, Si NP structure に よ り week 5 GHZ 辺 に on wave が confirm さ れ, hot 伝 と の masato is sexual を 発 see し た. Research sharers, university of miyazaki, fukuyama Gr は, ナ ノ オ ー ダ ー ス テ ー ジ を automatic suppression す る こ と で 検 out レ ー ザ ー irradiation position の み を ス キ ャ ン さ せ て, materials within で 発 raw し た フ ォ ノ ン が ど こ ま で conveying さ れ る か の 2 dimensional マ ッ ピ ン グ を determination す る た め の device お よ び ソ フ ト ウ エ ア の transformation line を っ た. Cold chuan Gr に よ っ て cropping し た SiGe/Si NP composite membrane を determination す る こ と で, Si NP の interval に よ っ て キ ャ リ ア ラ イ フ タ イ ム が variations change す る こ と が Ming ら か と な っ た.

项目成果

半導体ナノ構造における熱伝導解析と熱電デバイス設計のシミュレーション

半导体纳米结构的热传导分析和热电器件设计模拟

• 发表时间: 2021
• 作者: 田尻寛男,山口明;隈下敦貴;宇佐美潤;山根悠;住山昭彦;福山寛;野村 政宏
• 通讯作者: 野村 政宏

寒川研究室

寒川研究所

Advanced thermal transport control in semiconductors by nanostructuring

通过纳米结构先进的半导体热传输控制

• 发表时间: 2021
• 作者: 若林里衣;Syahid Fathullah Ghazian Dzaky;樋口亜也斗;後藤雅宏;神谷典穂;M. Nomura
• 通讯作者: M. Nomura

原子層加工技術-中性粒子ビームによる原子層無欠陥加工技術とデバイスへの展-

原子层加工技术 - 利用中性粒子束的原子层无缺陷加工技术及其在器件中的应用 -

• 发表时间: 2021
• 作者: Feher O.;Toth L. Viktor;Kraus Alex;Bagner Rebeka;Kim Gwanjeong;Liu Tie;Tatematsu Ken’ichi;Eden David J.;Hirano Naomi;Juvela Mika;Kim Kee-Tae;Li Di;Liu Sheng-Yuan;Wu Yuefang;堀井亮;髙橋亘;Katsuya Shimizu;白旗崇;寒川 誠二
• 通讯作者: 寒川 誠二

Thermal boundary conductance of Si/Ge interface by anharmonic phonon non-equilibrium Green function formalism

非简谐声子非平衡格林函数形式的 Si/Ge 界面热边界电导

• 发表时间: 2021
• 作者: Y. Guo;Z. Zhang;M. Bescond;M. Nomura;and S. Volz
• 通讯作者: and S. Volz