次世代超低消費電力トンネルＦＥＴの実現に向けたゲルマニウムスズの電子物性制御

控制锗锡的电子特性以实现下一代超低功耗隧道FET

• 批准号: 15J10995
• 负责人: 柴山 茂久
• 金额: $ 2.83万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J10995/
• 关键词: ジルコニウム酸化膜; ハフニウム酸化膜; 強誘電体; 反強誘電体; 相変態; 相図; 強誘電性; ドーピング; ピエゾ応答力顕微鏡; 相転移; HfO2; 信頼性

昨年度までに，HfO2の強誘電相は，Tetragonal（T）相とMonoclinic（M）相の共存状態において発現することを報告してきた．通常のドーパントでは数%ドーピングした場合にのみ強誘電相が安定化されるが，Zrドーピングの場合のみ，広いHf/Zr濃度で強誘電相が安定化される．最終年度では，このZrドーピングの特異性を理解することを目的とし，ZrO2サイドから強誘電相の発現過程について調べた．薄膜ZrO2では，HfO2と異なり，T相が支配的に形成され，反強誘電性を示した．またZrO2のT相は熱的に安定であり，熱処理やドーピング等によってT→M変態は生じなかった．そもそもHfO2とZrO2では，バルクの相図より（1）互いに類似した相変態過程を有すること，（2）T→M変態温度はZrO2の方が低いため，ZrO2はHfO2よりT相を安定化しやすいはずであるという類似点と相違点がある．薄膜ZrO2におけるT相の安定性は(2)の特徴より熱力学的に理解可能である．またT相の安定性の違いに着目すると，ZrO2にとってHfO2は，熱力学的に，T相よりもM相を安定化させる側に位置しているため，これらの混晶系では広い濃度範囲でT相とM相の共存状態が実現されると理解できる．また，（1）の特徴に注目し，アンドープZrO2においてもT相とM相の共存状態が実現されれば強誘電相を発現するはずであると考えた．高温スパッタによって，ZrO2成長中にM相の核形成を行い，T相とM相の共存状態を実現した所，狙い通りアンドープZrO2でも強誘電相が発現することが分かった．以上，HfO2およびZrO2といった二元系酸化膜，これらの固溶体であるHfxZr1-xO2における相変態過程は熱力学的な相図をベースに理解でき，これらの強誘電相はT相とM相の境界相として発現していると統一的に理解できることが分かった．

In the past year, the strong induced phase of HfO2, Tetragonal (T) phase and Monoclinic (M) phase appeared in the blue shift state. Generally, the HF/Zr concentration in the strong induced phase stabilizes when the HF/Zr concentration in the strong induced phase stabilizes when the Zr concentration in the strong induced phase stabilizes. In the final year, ZrO_2 particles were found to be very sensitive to the specificity of ZrO_2 particles. ZrO2 thin film, HfO2 thin film, T-phase dominated formation, anti-strong conductivity. ZrO2 phase T thermal stability, heat treatment, etc. HfO2 and ZrO2 are opposite to each other, and the phase transition process is similar to each other.(2) T→M transition temperature ZrO2 is opposite to each other, and ZrO2 is opposite to HfO2. T phase is stable to each other. The stability of T phase in thin film ZrO2 is characterized by (2). The stability of T phase is different from that of ZrO2 phase. The stability of T phase and M phase is different from that of ZrO2 phase. The characteristics of (1) are as follows: (1) The blue shift state of T phase and M phase is realized in ZrO2 phase, and (2) the strong induced phase is realized in ZrO2 phase. The nuclear formation of M phase occurs during the growth of ZrO2 at high temperature, and the blue shift state of T phase and M phase occurs. Above, HfO2 and ZrO2 are binary acidified films, which are solid solutions of HfxZr1-xO2. The phase transition process is thermodynamic. The phase transition of strongly induced phase T and M is unified.

项目成果

原子層堆積法を用いたGeO2/Ge界面形成および欠陥の堆積温度依存性

使用原子层沉积形成 GeO2/Ge 界面以及缺陷的沉积温度依赖性

• 发表时间: 2016
• 期刊: 応用物理学会 薄膜・表面物理分科会・シリコンテクノロジー分科会共催特別研究会研究報告「電子デバイス界面テクノロジー研究会―材料・プロセス・デバイス特性の物理―」（第21回）
• 作者: 兼松正行;柴山茂久;坂下満男;竹内和歌奈;中塚理;財満鎭明
• 通讯作者: 財満鎭明

Si1-xSnx半導体のエネルギーバンド構造に関する理論的および実験的分析

Si1-xSnx半导体能带结构的理论与实验分析

• 发表时间: 2016
• 期刊: 応用物理学会 薄膜・表面物理分科会・シリコンテクノロジー分科会共催特別研究会研究報告「電子デバイス界面テクノロジー研究会―材料・プロセス・デバイス特性の物理―」（第21回）
• 作者: 長江祐樹;柴山茂久;黒澤昌志;洗平昌晃;中塚理;白石賢二;財満鎭明
• 通讯作者: 財満鎭明

超高Sn組成Sn1-xGexエピタキシャル層の形成および金属/Sn1-xGex/Geコンタクトの電気伝導特性の制御

超高Sn成分Sn1-xGex外延层的形成及金属/Sn1-xGex/Ge接触导电性能的控制

• 发表时间: 2015
• 作者: 鈴木陽洋;中塚理; 柴山茂久;坂下満男;竹内和歌奈;黒澤昌志;財満鎭明
• 通讯作者: 財満鎭明

金属/Ge界面への超高Sn組成SnxGe1-x層導入による界面電気伝導特性の制御

通过在金属/Ge 界面引入超高 Sn 成分 SnxGe1-x 层来控制界面电导率

• 发表时间: 2015
• 作者: A. Barolli;T. Oda;L. Barolli;M. Takizawa;Kambe Y，Kojima K，Tomita N，Tamada Y;林 昌宏;○鈴木陽洋,柴山茂久,坂下満男,竹内和歌奈,中塚理，財満鎭明
• 通讯作者: ○鈴木陽洋,柴山茂久,坂下満男,竹内和歌奈,中塚理，財満鎭明

Control of Electrically Active Defects in Ge1-xSnx Epitaxial Layers

Ge1-xSnx 外延层电活性缺陷的控制

• 发表时间: 2015
• 作者: T. Asano;S. Shibayama;W. Takeuchi;M. Sakashita;O. Nakatsuka;S. Zaima
• 通讯作者: S. Zaima