化合物半導体MIS界面準位に関するピンニング・スポット面内分布モデル

化合物半导体MIS界面态的钉扎点面内分布模型

• 批准号: 20656006
• 负责人: 長谷川 英機
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20656006/
• 关键词: GaAs; InGaAs; 界面制御; ピンニング; 界面準位; MIS; C-V; PL

本研究の目的は、III-V化合物半導体metal-insulator-semiconductor(MIS)構造の界面準位分布に関する「ピンニング・スポット面内分布(Dps)モデル」を、理論解析とSi超薄膜界面層(Si ICL)構造を用いた実験により定量的に検証することにあり、次の成果を得た。(重)従来界面準位は、面内で均一分布すると仮定されてきた。DSPモデルでは、界面準位分布は面内でナノスケール尺度の不均一性をもち、強いフェルミ準位ピンニングを引き起こすスポット状の領域「ピンニング・スポット」と、ピンニングが弱くバイアスにより電子蓄積層や反転電子層が形成され得るピンニング・フリー領域が共存すると考える。このモデルから期待されるMISアドミタンスのバイアス・周波数・温度依存性を定式化し、コンピュータを用い数値計算を行った。(2)化合物半導体およびsi ICLをMBE成長し、そのsi ICL一部をラジカル窒化したGaAsおよびInGaAsのSi ICL制御MIS試料を作製し、そのアドミタンスのバイアス・周波数・温度依存性を測定した。(3)Si ICLMIs試料について、バンド端フォトルミネセンス(PL)量子効率の励起光強度依存性を非接触測定し、その結果をポーランド・シレジアン工科大学物理学科のアダモヴィッチ教授の協力を得てコンピュータ解析し、マクロな界面準位密度(D_<it>)分布を決定した。(4)C-V法とPL法によるマクロなD_<it>分布がよく一致する一方、MISアドミタンスのバイアス・周波数・温度依存性は、通常のSi Mos理論では全く説明できず、DPSモデルではじめて定量的に説明可能であることを見出した。(5)MBE成長III-V表面やSi成長表面の走査プローブSTM/STS測定も、試料のナノスケールでのDitの面内不均一分布を直接的に示した。(6)GaAsでは、ピンニング・スポット発生を最小化するSi ICLのMBE成長最適膜厚は、5-6monolayer(ML)であるが、スポット発生は完全には抑制できない。一方、InGaAsでは、5-6MLのSiICLにより、スポットがほぼ完全に除去できることが判明した。この差異は電荷中性準位の位置の違いで説明できる。

は の purpose, this study III - V compound semiconductor metal insulator - semiconductor (MIS) structure の interface must a distribution に masato す る "ピ ン ニ ン グ · ス ポ ッ ト in-plane distribution (Dps) モ デ ル" を, theoretical analytical と Si ultrathin membrane interface layer (Si ICL) constructs を using the を た experiment によ <s:1> quantitative に検 evidence する とにあ とにあ とにあ, and the <s:1> results を obtain た. (repeated)従 is used to determine the interface quasi 従 and the in-plane で uniform distribution すると仮 determinations されて すると仮 た た. DSP モ デ ル で は, interface must distribution は in-plane で ナ ノ ス ケ ー ル scale の heterogeneity sex を も ち, strong い フ ェ ル ミ quasi a ピ ン ニ ン グ を lead き up こ す ス ポ ッ ト shape の field "ピ ン ニ ン グ · ス ポ ッ ト" と, ピ ン ニ ン グ が weak く バ イ ア ス に よ り electronic accumulation layer や electronic が form of the inverse planning さ れ must る ピ ン ニ ン グ · フ リ ー collar Domain が coexistence すると examination える. こ の モ デ ル か ら expect さ れ る MIS ア ド ミ タ ン ス の バ イ ア ス, cycle count, temperature dependency を demean し, コ ン ピ ュ ー タ を with い line the numerical calculation を っ た. (2) compound semiconductor お よ び si ICL を MBE growth し, そ の si ICL a を ラ ジ カ ル smothering the し た GaAs お よ び InGaAs の si ICL suppression MIS sample を as し, そ の ア ド ミ タ ン ス の バ イ ア ス, cycle count, temperature dependency を determination し た. (3)Si ICLMIs sample に つ い て, バ ン ド end フ ォ ト ル ミ ネ セ ン ス (PL) quantum sharper rate の excitation light intensity dependence を non-contact measuring し, そ の results を ポ ー ラ ン ド · シ レ ジ ア ン engineering university physics の ア ダ モ ヴ ィ ッ チ professor の together を て コ ン ピ ュ ー タ analytical し, マ ク ロ な interface must a density (D_ < it >) The cloth を decides that た. (4) C - V method と PL に よ る マ ク ロ な D_ < it > distribution が よ く consistent す る side, MIS ア ド ミ タ ン ス の バ イ ア ス, cycle count, temperature dependency は, usually の Si Mos theory で は く illustrate all で き ず, DPS モ デ ル で は じ め て quantitative に instructions may で あ る こ と を shows し た. III - V (5) the MBE growth surface や Si growth surface の walkthrough プ ロ ー ブ STM/STS も, sample の ナ ノ ス ケ ー ル で の Dit の を direct に in-plane heterogeneity distribution in し た. (6) GaAs で は, ピ ン ニ ン グ · ス ポ ッ ト 発 raw を minimize す る Si ICL の MBE growth the optimum film thickness は, 5-6 monolayer (ML) で あ る が, ス ポ ッ ト 発 raw は completely に は inhibit で き な い. One party, InGaAs で は, 5-6 ml の SiICL に よ り, ス ポ ッ ト が ほ ぼ に completely remove で き る こ と が.at し た. The <s:1> <s:1> difference で charge neutral level <e:1> position <e:1> violation で で explanation で る る る.

项目成果

Frequency Dispersion of GaAs High-k MIS Capacitors with Si Interface Control Laver

具有硅接口控制层的砷化镓高 k MIS 电容器的频率分散

• 发表时间: 2008
• 期刊: J. Vac. Sci. Technol. B 26
• 作者: 唐振尭;白石誠司ほか;長谷川英機;H. Hasegawa and M. Akazawa;H. Hasegawa and M. Akazawa;M. Akazawa and H. Hasegawa;M. Akazawa and H. Hasegawa;M. Akazawa and H. Hasegawa;M. Akazawa and H. Hasegawa
• 通讯作者: M. Akazawa and H. Hasegawa

化合物半導体電子デバイスおよび関連材料研究の歴史的発展と将来展望

化合物半导体电子器件及相关材料研究的历史发展及未来展望

• 发表时间: 2009
• 期刊: 電子情報通信学会和文論文誌C (招待論文)(印刷中)
• 作者: 唐振尭;白石誠司ほか;長谷川英機
• 通讯作者: 長谷川英機

Current Transport, Fermi Level Pinning and Transient Behavior of Group-III Nitride Schottky Barriers

III 族氮化物肖特基势垒的电流传输、费米能级钉扎和瞬态行为

• 发表时间: 2009
• 期刊: J. Korean Physical Society 54(印刷中)
• 作者: H. Hasegawa;M. Akazawa
• 通讯作者: M. Akazawa

Anomalous Admittance Behavior of III-V Insulator-Semiconductor Interfaces and Its Mechanism

III-V族绝缘体-半导体界面的反常导纳行为及其机理

• 发表时间: 2009
• 作者: H. Hasegawa;M. Akazawa
• 通讯作者: M. Akazawa

On the Anomalous Admittance Behavior of Non-Silicon High-k MOS Structures

非硅高k MOS结构的反常导纳行为研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 赤澤正道;長谷川英機
• 通讯作者: 長谷川英機