多結晶半導体材料の準位に基づくエレクトロナノメカニクスへの期待

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最終年度である本年度は昨年度に明らかとなった電極の問題に鑑み、より基本的な単結晶シリコンを用いて、機械的損傷に伴う準位の評価可能性を確たるものとするための基礎的な検討を行った。シリコンウエハに導入した損傷を持つ表面にショットキー電極を直接形成し、アドミッタンスの周波数依存性とDLTSとの両方による評価を試み、結果を比較した。アドミッタンスの計測結果には低周波領域において特徴的な信号が現れたが、数週間の後には観察されなくなる等の顕著な時間変化が認められた。これは電極材料と損傷との間に何らかの反応が発生したものと考えられ、安定した電極の形成が今後の課題として残された。しかし、いずれの結果にも損傷の有無による信号の差異が見出され、損傷を電気的に評価することが基本的に可能であることを確認した。また、検出感度の点ではDLTSがはるかに優れるため、今後はDLTSによりどこまで微小な欠陥を評価できるかに期待がかかることとなった。昨年度より継続した機械疲労試験のデータの蓄積により、静的強度および疲労寿命が大きくばらつくこと、またそれらがワイブル統計により説明できることが明らかとなった。強度分布から初期欠陥の大きさの分布を特徴づけ、異なる形状の試験片に対して統計的に強度予測を行った結果、実験により得られた見かけの強度変化と極めてよく一致することを見出した。また、疲労き裂進展則をあわせて適用することにより、任意形状の試料の疲労寿命をも予測可能であることが示唆された。これらの成果は学会において合計3件の講演として発表された。気相合成ダイヤモンドとシリコンとのヘテロ接合における疲労によるはく離と準位との関連についても基本的な疲労試験結果を得、2006年5月の国際会議で発表予定となっている。また電極を付与した試験片の作製が現在進んでおり、この系についても電気的な評価の可能性に期待が持たれる。