精密電子制御したシリコン系ナノ結晶の立体集積構造作成と光電子融合デバイス応用

精密电子控制下硅基纳米晶三维集成结构的构建及其在光电集成器件中的应用

• 批准号: 06J08251
• 负责人: 牧原 克典
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J08251/
• 关键词: Si量子ドット; 金属ナノドット; 仕事関数制御; AFM; ケルビンプローブ; 価電子制御; デルタドーピング; 発光ダイオード

本年度は,ナノドット形成メカニズム解明およびシリサイドナノドットとSi量子ドット積層構造フローティングゲートに着目し、下記3点に力点をおいて研究を推進した。1.リモートプラズマ支援による金属ナノドット形成メカニズムSi-OH終端した膜厚3.5nmのSiO_2膜上に、Arスパッタにより極薄Pt膜を形成し、外部加熱無で、Ar、H_2、ガスおよびそれらの混合ガスのリモートプラズマ(RP)処理を5分間施した。また、Pt箔で覆った熱電対をSi基板上に固定し、同条件でRP処理した際の表面温度を計測した。純Ar RP処理では、表面温度は約50℃であるのに対して、H_2を混合するとH_2濃度の増加に伴い、表面温度が顕著に増加し、純H_2 RP処理で、約500℃に達する。RP支援によるPtナノドットの形成は、Pt表面における原子状水素の再結合に起因した局所加熱によるPt原子の凝集であることが分かった。2.高密度Si量子ドット/SiO2の核密度制御p-Si(100)基板上に1000℃、2%O_2で膜厚〜3.6nmのSiO_2を形成後、0.1%HF処理によりSiO_2表面をOH終端し、その後、室温でHe希釈10%GeH_4に暴露した。圧力、暴露時間はそれぞれ0.2〜100Torr、1.0〜10minで変化させた。その後、同一チャンバー内でSi_2H_6-LPCVD(400℃)によりSi量子ドットを自己組織化形成した結果、GeH_4照射することにより、ドット密度が未照射のSiO_2上に比べ約40倍に増加した。Si_2H_6-LPCVD直前にOH終端した熱SiO_2表面に室温、100Torrで10min GeH_4を吸着させることで、面密度1.2×10^<13>cm^<-2>で均一サイズ(半値幅**nm)のSi量子ドットを形成できた。3.NiSiドット/Si量子ドットハイブリドフローティングゲートMOSキャパシタにおける電荷注入特性多段階電子注入および安定電荷保持の両立が期待できるNiSiドット/Si量子ドット積層ハイブリッドフローティングゲートMOSキャパシタにおいて、多数電子および正孔注入が反映して、最大印加ゲート電圧の増加に対して線形に増大することが分かった。また、パルスゲート電圧印加においては、電子注入レートが段階的に変化することからNiSiナノドットへの電子注入がSi量子ドットの離散化したエネルギー状態を反映することが明らかとなった。

This year, we will promote the research on the formation of Si quantum multilayer structure by focusing on the following three key points: 1. The formation of Pt thin film on SiO2 film with thickness of 3.5 nm, Ar thin film on SiO2 film, Ar, H2 thin film on SiO2 film with thickness of 3.5 nm, Ar thin film on SiO2 The Pt foil was coated on Si substrate and the surface temperature was measured under the same conditions. For pure Ar RP treatment, the surface temperature is about 50℃. For H_2 mixture, the surface temperature is about 500 ℃. For pure H_2 RP treatment, the surface temperature is about 500℃. RP supports the formation of Pt atoms and the recombination of Pt atoms on the Pt surface. 2. High density Si quantum dots/SiO2 core density control p-Si(100) substrate at 1000℃, 2%O2 film thickness ~ 3.6nm SiO2 after formation, 0.1%HF treatment SiO2 surface OH termination, after, room temperature He hope to 10%GeH4 exposure. Pressure and exposure time vary from 0.2 to 100Torr and from 1.0 to 10 min. After GeH_4 irradiation, the density of Si particles in Si_2H_6-LPCVD(400℃) was 40 times higher than that in SiO_2 particles. Si_2H_6-LPCVD: OH termination: hot SiO_2 surface: room temperature, 100Torr, 10min GeH_4 adsorption: surface density: 1.2×10^<13>cm^, <-2>uniform Si quantum density: (half-amplitude **nm). 3. The NiSi/Si quantum layer has the characteristics of multi-stage electron injection and stable charge retention. The NiSi/Si quantum layer has the characteristics of multi-stage electron injection and stable charge retention. The MOS quantum layer has the characteristics of multi-stage electron injection and stable charge retention. Most of the electron injection and positive hole injection reflect the increase of the maximum voltage. For example, if the electron injection is used, the electron injection is used to discretize the Si quantum structure.

项目成果

Formation of Metallic Nanodots on Ultrathin Gate Oxide Induced by H_2-plasma Treatment and Its Application to Floating Gate Memories

H_2等离子体处理超薄栅氧化层金属纳米点的形成及其在浮栅存储器中的应用

• 发表时间: 2008
• 作者: 木村一子;落合純代;河本大地;福永寛明;中村 賜;Zheng Taixing;Matsutomi Tomoya;中本 千泉;K. Makihara;K. Makihara;T. Hosoi;K. Makihara;K. Makihara;S. Miyazaki;T. Sakata;A. Ohta;T. Sakata;R. Nishihara;S. Miyazaki;K.Makihara;J.Nishitani;S.Miyazaki;K.Makihara;K.Makihara;K.Makihara;K.Makihara;S.Miyazaki;S.Miyazaki;M. Muraguchi;S. Nomura;A. Kawanami;Y. Sakurai;K. Makihara;M. Ikeda;K. Shimanoe;H. Kaku;S. Mahboob;Y. Sakurai;S. Miyazaki;M. Ikeda;K. Makihara;K. Makihara;S. Miyazaki
• 通讯作者: S. Miyazaki

Impact of impurity Doping into Si Quantum Dots with Ge Core on Their Elecrical Charging Characteristics

锗核硅量子点杂质掺杂对其带电特性的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: 木村一子;落合純代;河本大地;福永寛明;中村 賜;Zheng Taixing;Matsutomi Tomoya;中本 千泉;K. Makihara;K. Makihara;T. Hosoi;K. Makihara;K. Makihara;S. Miyazaki;T. Sakata;A. Ohta;T. Sakata;R. Nishihara;S. Miyazaki;K.Makihara;J.Nishitani;S.Miyazaki;K.Makihara;K.Makihara;K.Makihara;K.Makihara;S.Miyazaki;S.Miyazaki;M. Muraguchi;S. Nomura;A. Kawanami;Y. Sakurai;K. Makihara;M. Ikeda;K. Shimanoe;H. Kaku;S. Mahboob;Y. Sakurai;S. Miyazaki;M. Ikeda;K. Makihara;K. Makihara;S. Miyazaki;K. Makihara;K. Makihara;K. Makihara;K. Shimanoe;S. Miyazaki;K. Makihara;K. Makihara
• 通讯作者: K. Makihara

Characterization of Electronic Charged States of Si-based Quantum Dots for Multi-valued MOS Memories

多值 MOS 存储器硅基量子点电子带电状态表征

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of The 8th International Conference on Solid-State and Integrated-Circuit Technology
• 作者: 木村一子;落合純代;河本大地;福永寛明;中村 賜;Zheng Taixing;Matsutomi Tomoya;中本 千泉;K. Makihara;K. Makihara;T. Hosoi;K. Makihara;K. Makihara;S. Miyazaki;T. Sakata;A. Ohta;T. Sakata;R. Nishihara;S. Miyazaki;K.Makihara;J.Nishitani;S.Miyazaki;K.Makihara;K.Makihara;K.Makihara;K.Makihara;S.Miyazaki;S.Miyazaki
• 通讯作者: S.Miyazaki

Electrical Properties of Highly Crystallized Ge:H Thin Films Grown from VHF Inductively-Coupled Plasma of H_2-diluted GeH_4

H_2稀释GeH_4甚高频感应耦合等离子体生长的高度结晶Ge:H薄膜的电性能

• 发表时间: 2008
• 作者: 木村一子;落合純代;河本大地;福永寛明;中村 賜;Zheng Taixing;Matsutomi Tomoya;中本 千泉;K. Makihara;K. Makihara;T. Hosoi;K. Makihara;K. Makihara;S. Miyazaki;T. Sakata;A. Ohta;T. Sakata;R. Nishihara;S. Miyazaki;K.Makihara;J.Nishitani;S.Miyazaki;K.Makihara;K.Makihara;K.Makihara;K.Makihara;S.Miyazaki;S.Miyazaki;M. Muraguchi;S. Nomura;A. Kawanami;Y. Sakurai;K. Makihara;M. Ikeda;K. Shimanoe;H. Kaku
• 通讯作者: H. Kaku

Characterization of Electronic Charged States of Si-Based Quantum Dots and Their Application to Floating Gate Memories

硅基量子点电子带电状态的表征及其在浮栅存储器中的应用

• 发表时间: 2006
• 期刊: ESC Trans. 2(印刷中)
• 作者: S.Miyazaki;M.Ikeda;K.Makihara
• 通讯作者: K.Makihara