p型半導体電気伝導の応力・歪による変化

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科学研究費交付以前より本研究ではp型半導体の電気伝導への応力(歪み)の効果を扱ってきた。特に最近では三次元応力である圧力効果(一次元、二次元応力でも現れる)を取り入れるため価電子帯Γ_<25>(6バンド)に加え隣接の二個の伝導帯Γ_2およびΓ_<15>、それぞれ2および6バンドの合計14バンドを用いている。これら伝導帯へのバンドギャップおよびその圧力依存性、伝導帯との相互作用の結果である価電子帯常数と価電子帯の歪による変形ポテンシャル常数を入れることにより価電子帯エネルギーの一〜三次元応力依存性を求めることが出来る。この価電子帯エネルギーを用いk空間の清算により電気伝導度を得る。本課題では約40年前に実験がなされたp型Geのピエゾ抵抗解明にまづ着手した。実験では13000気圧までの<110>方向の縦ピエゾ抵抗係数が求められており、それは圧力に殆ど依存しない。計算では<110>、<110>および<001>方向にそれぞれ-p±T.,-p、-p(p:圧力、T.:応力)を印加し電気抵抗を求めた。その結果実験値より僅か小さいが実験と同じく圧力に殆ど依存しないピエゾ抵抗係数が得られた。次に本課題では二次元応力を受けたp型Siの移動度変化を計算した。(001)面内の二次元応力の場合、面内方向の移動度はP型Siの小さいπ^<11>,π^<12>を反映して、1000MPaの応力でもその変化は数%に留まる事が分かった。この結果は数十%もの変化を伴うn型Siの場合と対照的である。これらについては遂次学会発表、投稿を行う。