SELF-FORMATION OF GERMANIUM NANOCRYSTALS AND ITS APPLICATION TO SELF-ADAPTIVE NEURAL DEVICES

锗纳米晶的自形成及其在自适应神经器件中的应用

• 批准号: 13650328
• 负责人: FUKUDA Hisashi
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: MURORAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13650328/
• 关键词: GERMANIUM; NANOCRYSTAL; QUANTUM WELL; QUANTUM TUNNELING; QUANTUM CONFINEMENT; MOS STRUCTURE

Metal-oxide-semiconductor (MOS) structures with a Ge nanocrystal embedded in SiO_2 films were fabricated by Ge^+ ion implantation and subsequent high-temperature annealing. The Raman spectra indicate the evidence of self-assembled Ge nanocrystals in the SiO_2 films. The Ge size and its density were estimated to 3-5 nm and 1×10^<12>/cm^2, respectively. Photoluminescence spectra showed a strong blue-violet band around 400 nm and a weak near-infrared band around 750 nm, respectively. The several implantation-induced deficient centers are believed to be responsible for the blue-light luminescence. Capacitance-voltage characteristics exhibit the flat-band voltage shifts of 1.02 V after the electron injection into the SiO_2/Ge/SiO_2 potential well. An anomalous leakage current was clearly observed in the current-voltage characteristics. The precise simulation of quantum electron transport in the SiO_2 film indicates that the anomalous conduction is originated from resonant tunneling in the SiO_2/Ge/SiO_2 double-well band structure.

采用Ge^+离子注入和高温退火的方法制备了Ge掺杂SiO_2薄膜的金属氧化物半导体（MOS）结构。拉曼光谱表明Ge纳米晶在SiO_2薄膜中自组装。Ge的尺寸和密度分别估计为3-5 nm和1×10^<12>/cm ^2。光致发光光谱分别在400 nm和750 nm附近显示出较强的蓝紫色带和较弱的近红外带。几个重氮化诱导的缺陷中心被认为是蓝光发光的原因。电容-电压特性表明，电子注入SiO_2/Ge/SiO_2势阱后，平带电压发生了1.02V的漂移。在电流-电压特性中清楚地观察到异常漏电流。对SiO_2薄膜中电子输运的精确模拟表明，SiO_2/Ge/SiO_2双阱能带结构中的反常导电是由共振隧穿引起的。

项目成果

H. Fukuda, S. Sakuma, T. Yamada, S. Nomura, M. Nishino, T. Higuchi, S. Ohshima: "Characterization of Ge Nanocrystals Embedded in SiO_2 Films"25^<th> International Conference on the Physics of Semiconductors (Osaka). 85 (2000)

H. Fukuda、S. Sakuma、T. Yamada、S. Nomura、M. Nishino、T. Higuchi、S. Ohshima：“SiO_2 薄膜中嵌入的 Ge 纳米晶体的表征”第 25 届国际半导体物理会议

玉置 貴啓, 竹谷 聖克, 福田 永, 野村 滋: "シリコン酸化膜中のゲルマニウム結晶における光学的および電気的特性"平成14年第38回応用物理学会北海道支部、第8回レーザ学会東北・北海道支部合同学術講演会. 18 (2002)

Takahiro Tamaki、Kiyokatsu Takeya、Eiji Fukuda、Shigeru Nomura：“氧化硅膜中锗晶体的光学和电学特性”2002年第38届日本应用物理学会北海道分会、第8届激光学会东北/北海道分会联合学术讲座18（2002年）。

松永 慎一, 福田 永, 野村 滋, 西野 元一: "シリコン酸化膜中のゲルマニウム微結晶における光学および電気的特性"電子情報通信学会技術研究報告. Vol.101,No244. 25-30 (2001)

Shinichi Matsunaga、Eiji Fukuda、Shigeru Nomura、Genichi Nishino：“氧化硅薄膜中锗微晶的光学和电学特性”IEICE 技术报告，第 101 卷，第 25-30 号（2001 年）。

K.M.A.Salam, H.Fukuda, S.Nomura: "Effects of Additive Elements on Improvement of the Dielectric Properties of Ta_2O_5 Films"Journal of Applied Physics. 93・2. 1169-1175 (2003)

K.M.A.Salam、H.Fukuda、S.Nomura：“添加元素对 Ta_2O_5 薄膜介电性能改善的影响”应用物理学杂志 93・2（2003 年）。

K.M.A.Salam, H.Konishi, H.Fukuda, S.Nomura: "Rapid Thermal Processing for Future Semiconductor Devices"Elsevier. 120 (2003)

K.M.A.Salam、H.Konishi、H.Fukuda、S.Nomura：“未来半导体器件的快速热处理”Elsevier。