ゲルマニウム表面・界面準位と水素終端効果

锗表面/界面态和氢终止效应

• 批准号: 09F09273
• 负责人: 福谷 克之
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09273/
• 关键词: ゲルマニウム表面; 電子状態; 終端; 水素; STM; 半導体デバイス; 酸化膜; 高誘電率物質; 表面終端効果; ゲルマニウム

MOS半導体デバイスでは,酸化膜と半導体との界面電子状態がデバイス特性の鍵を握っており,界面に起因する欠陥準位の制御は極めて重要な研究課題である.水素は界面準位を終端することが知られている.Geは,Siに比して電子の移動度が大きいためポストSiの次世代デバイス材料として注目されるが,界面準位の有効な処理法が見つかっておらず,高品質の界面が形成できないことが問題となっている.このような背景のもと,本研究では,原子分解能を持つ走査トンネル顕微鏡・分光の手法を用いて,Geの(001)表面の水素終端特性に関する研究を行った.Ge(001)表面に重水素を吸着させ,その後にSTMの観察を行ったところ,表面の広い範囲で2x1再構成構造が観察されるが,その中に周期性の異なるタイプAとタイプBと名付けた2種類の構造が観測された.考察の結果,タイプAは2水素化状態の間に1水素化Ge2量体の存在する構造,タイプBは2つの2水素化状態が隣接した構造となっていると結論した.表面の広い領域で,タイプAとBの出現数を数えたところ,151と26であることがわかった.第一原理計算を用いてタイプAとタイプBの構造についてエネルギーを評価したところ,タイプAの方がタイプBより1eV程度安定であり,定性的に実験結果と一致することがわかった.走査トンネル分光を用いて,重水素終端表面の電子状態を調べたところ,清浄なGe(001)表面では,ダングリングボンドのπ状態とバックボンドの混合状態に起因する状態が見られるが,水素終端させるとこれらの構造が消失することがわかった.さらに水素吸着により,H吸著では-0.25eVに,D吸着では-0.18eVに新たに状態が現れていることがわかった.これまでの振動分光の研究結果を参考にすると,新たに出現した状態は,Ge-HおよびGe-Dの振動に由来すると考えられる.

MOS semiconductor devices, acidified films and semiconductor interface electronic states, bond characteristics, interface causes, control of poor alignment, important research topics. Water plays a role in the interface level of the terminal.Ge,Si has greater electronic mobility than Si. However, the next-generation silicon material is attracting attention, and the effective treatment of the interface level is visible, and the formation of a high-quality interface is problematic. In this paper, we investigate the atomic decomposition energy of Ge (001) surface by micro-mirror spectroscopy. We investigate the terminal properties of Ge(001) surface for heavy water element adsorption and post-STM. We investigate the 2x1 reconstruction structure of Ge(001) surface. The structure of two kinds of periodic structures is measured. The results show that the structure of Ge 2 quantum exists in the middle of hydration state, and the structure of Ge2 quantum exists in the middle of hydration state, and the structure of Ge 2 quantum exists in the middle of hydration state. The number of occurrences of A and B on the surface is. The first principle calculation is used to evaluate the structure of A and B, and the stability of A and B is 1eV. The qualitative results are consistent. The electron state of the heavy element terminal surface is modulated, and the structure of the heavy element terminal surface disappears. Water sorption,H sorption,-0.25eV, D sorption,-0.18eV The results of vibration spectroscopy are referred to in this paper. The new state of Ge-H and Ge-D vibration is discussed.

项目成果

Identification of isotope species in atomic scale on hetegeneously passivated Ge surface and the study of isotope effect in H-Ge desorption by scanning tunneling microscopy (STM)

扫描隧道显微镜 (STM) 异质钝化 Ge 表面原子尺度同位素种类识别及 H-Ge 解吸同位素效应研究

• 发表时间: 2010
• 作者: Y.C.C.Ong;T.Roman;K.Fukutani;H.Kasal
• 通讯作者: H.Kasal