アモルファス半導体の量子サイズ効果に関する研究

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本研究では、アモルファス半導体の持つ異種接合設計における自由度に着目し、その超薄膜積層構造中での量子サイズ効果を初めとする基礎物性の解明とそのデバイス応用について検討を行っている。本年度の効果は以下に示す通りである。1.超薄膜積構造における界面の急峻性の評価とその改善:容量結合型プラズマCVD装置を用い、シラン及びテトラメチルシランを原料としてaーSi/aーSiC超薄膜構造を作製しているが、搬送ガスであるヘリウムのプラズマ発行強度が原料ガスの存在比を反映することを見いだし、成長中断時間の最適化に応用すると共に、他の成長条件の最適化を図ることにより、より高次のX線回折ピークが観測される界面の急峻性に優れた、多層薄膜積層構造の作製を可能にした。2.多層薄膜積層構造の伝導現象の観測:多層膜積層構造を伝導層とするMOS型FETを作製し、層に平行方向の電子物性の評価を行った。電界効果易動度はaーSi伝導層と比較し低いが、200〜300℃の熱処理により一桁程度の改善が見られた。これは、ヘテロ界面におけるダングリングボンド状態の向上によると予想され、特性改善のためには界面での結合終端の制御が重要であることを示した。3.アモルファス半導体/金属超薄膜積層構造の作製とそのデバイス応用:共晶合金の各元素は固相では混合しないため、それぞれを積層した場合急峻な界面が期待されると共に各元の融点より温度での低い融解が期待される。実際aーGe/Zn超薄膜層構造を作製したところ、優れた急峻性が確認され、200℃の低温アニールでX線回折ピークが消失することを見いだした。現在光メモリーなどへの応用を検討中で、アルゴンレーザーによる書き込みの初歩的実験に成功している。