Development of rapid crystallization technique of amorphous GeSn films at room temperature by electron beam and electrical characterization of the products

电子束非晶GeSn薄膜室温快速晶化技术开发及产品电学表征

• 批准号: 22H01815
• 负责人: 仲村 龍介
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: The University of Shiga Prefecture
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01815/
• 关键词: アモルファスGeSn; 電子ビーム結晶化; 構造およびミクロ組織解析; 電気特性; 半導体; アモルファス; 結晶化; 電子ビーム

ゲルマニウム（Ge）-スズ（Sn）混晶薄膜は，主流のシリコン（Si）そしてGeを凌駕する電気および光学特性をもつ次世代の半導体デバイス材料として有望である．Snを極力高濃度に固溶した結晶薄膜を低温で作製することを実用化の第一ハードルとして，国内外で活発な研究が繰り広げられている．本研究では，弱い電子ビームによる「非加熱方式」により，瞬間的かつ広域な結晶成長を促す方法の確立を目指す．(1) この手法の有効性を実証し，(2) 瞬間結晶化（爆発的結晶化）が生じる構造的要因を明らかにし，そして，(3) 得られた結晶膜の電気特性を評価する．Geの性能を超えるGeSn結晶薄膜の非加熱方式作製技術の確立を最終目標とする．今年度は(1)の研究として，基板フリーのアモルファスGeSn試料に対して1－20keVの電子ビームをアモルファスGeSn試料に照射し，爆発的結晶化が起こる電子ビームの条件とSnの最大濃度を明らかにする研究を実施した．3keVで結晶化に必要な電子フラックスは低く効率よく結晶化が起こることがわかった．そして，20at.%Snのアモルファス薄膜において爆発的結晶化が起こることがわかった．(2)の研究として，透過型電子顕微鏡を用いてアモルファスGeSnの二体分布関数を求めた．20at.%Snを超えると，原子間距離が顕著に長くなりアモルファス構造に明瞭な変化が生じることがわかった．この濃度を超えると，電子ビームによる結晶化においてSnの析出が顕著になり爆発的結晶化が阻害されることがわかった．

The Ge-Sn mixed crystal thin films are widely used, and the mainstream Si thin films are characterized by Ge. The optical properties of the next-generation semi-metallic materials are expected to be tested. The Sn thin films with high strength and high temperature solid solution are expected to be used at low temperature for the first time. In this study, weak electronic devices are used to conduct "non-additive" experiments, and the transient growth of crystal growth promotes the establishment of target targets. (1) transient crystallization techniques are sensitive, and (2) transient crystallization (crystallization of explosions) is caused by transient crystallization (crystallization of explosion). (3) the results show that the electrical properties of the crystal films are very high, and the properties of the films are very high. The GeSn crystal films are used to determine the most important performance of the technology. This year, (1) in the first part of the year, the study was conducted, and the results showed that the substrates were used in the study of the electrical properties of GeSn materials. 1-20keV electronic devices were used to make sure that the materials were irradiated. The results of the explosion start the temperature test conditions of the Sn temperature test, the maximum temperature range of the temperature range, the temperature range of the temperature range, the temperature range of the temperature, the temperature range, the temperature, the temperature, The transmission mode microphone is used to calculate the two-body distribution of binary distribution. 20at.% Sn. The atomic distance between the two-body distribution and the atomic distance is very clear. The atomic distance is very high. The crystallization of the electron microscope Sn precipitates the crystallization of the temperature field explosion to prevent the failure of the temperature field.