Silicene surrounded by oxide -quality improvement and its application to transistors

氧化物包围硅烯的质量改进及其在晶体管中的应用

• 批准号: 17KK0125
• 负责人: 小川 修一
• 金额: $ 8.9万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018 至 2023
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17KK0125/
• 关键词: Si熱酸化; 二次元層状物質; 界面酸化; 点欠陥; リアルタイム光電子分光; グラフェン; 酸化自己停止; 熱酸化プロセス; シリセン; 光電子顕微鏡; 酸化反応自己停止; 電気・電子材料; 電子・電気材料

ケイ素（Si）原子1層の層状物質であるシリセンはトポロジカル絶縁体であることが予想されており、次世代の高速・省エネデバイスへの活用が期待される。基課題では、熱酸化プロセスにおける酸化反応自己停止を用いることで、酸化膜で囲まれたシリセン（シリセンインオキサイド：SIO）を作製することを目指している。本研究ではSIO構造の高品質化を目的として、Siウェハ酸化メカニズムの解明と電気特性測定結果をもとにした界面欠陥評価方法の開発を行う。開発した評価方法を用いて得た欠陥の情報をSIO構造作製プロセスにフィードバックし、界面欠陥の少ないSIO作製プロセスの開発を目指すことを目的とする。2022年度は新型コロナウイルス感染拡大による影響が一部緩和されたものの、引き続き海外研究機関に渡航することが叶わなかった。本目的を達成するための代替手段として国内で実施可能な研究を進め、以下の成果を得た。1)キャリアトラップによる界面欠陥活性化プロセスの解明：Siウェハの熱酸化時に生成される点欠陥にSiウェハのキャリアがトラップされることによって点欠陥が化学的に活性となり、SiO2/Si界面での反応が促進されることを明らかにした。本研究によれば、高品質SOI構造作製のためにはキャリア密度の少ないSIO基板の利用が有用であると予測される。2) SiO2/Si界面反応における準安定状態O2分子の存在証明：界面に存在する欠陥にO2分子がトラップされる際、準安定状態になっていることを光電子分光により証明した。準安定O2分子はSi表面での酸化過程でも存在することが既報である。このことはSiO2/Si界面酸化をSi表面酸化のアナロジーとして考察できることを示しており、Si表面酸化の研究を進めることが界面酸化停止条件の探索に有用であると期待される。

ケ イ element (Si) atomic layer 1 の layered material で あ る シ リ セ ン は ト ポ ロ ジ カ ル never try body で あ る こ と が to think さ れ て お り, next generation の high-speed, province エ ネ デ バ イ ス へ の use が expect さ れ る. Base subject で は, hot acidification プ ロ セ ス に お け る acidification to their 応 stop を with い る こ と で, acidification membrane で 囲 ま れ た シ リ セ ン (シ リ セ ン イ ン オ キ サ イ ド : the SIO) を cropping す る こ と を refers し て い る. This study で は the SIO structure の high-quality を purpose と し て, Si ウ ェ ハ acidification メ カ ニ ズ ム の interpret と electric 気 measuring results を も と に し owe 陥 た interface evaluation method 価 の open 発 う を line. Open 発 し を 価 た evaluation method with い て have た owe 陥 の intelligence を the SIO structure cropping プ ロ セ ス に フ ィ ー ド バ ッ ク し, interface owe 陥 の less な い the SIO cropping プ ロ セ ス の open 発 を refers す こ と を purpose と す る. 2022 new コ は ロ ナ ウ イ ル ス infection company, big に よ る influence が a moderate さ れ た も の の and き 続 き overseas study machine masato に tayouan す る こ と が leaf わ な か っ た. This purpose を reached す る た め の instead of means と し て domestic で may be applied を め, the following の な research を た. 1) the キ ャ リ ア ト ラ ッ プ に よ る interface owe 陥 activeness プ ロ セ ス の interpret: Si ウ ェ ハ の thermal acidification に generated さ れ る point owe 陥 に Si ウ ェ ハ の キ ャ リ ア が ト ラ ッ プ さ れ る こ と に よ っ て point owe 陥 が chemical に activity と な り, SiO2 / Si interface で の anti 応 が promote さ れ る こ と を Ming ら か に し た. This study に よ れ ば, SOI structure for high quality の た め に は キ ャ リ ア less density の な い の the SIO substrate using が useful で あ る と be さ れ る. 2) the SiO2 / Si interface 応 に お け る quasi stable state の O2 molecules exist to prove: interface に exist す る owe 陥 に O2 molecules が ト ラ ッ プ さ れ る interstate, quasi stable state に な っ て い る こ と を photoelectron spectroscopic に よ り prove し た. The で <s:1> acidification process on the surface of the <s:1> Si of the quasi-stable O2 molecule で で exists and する <s:1> とが reports である. こ の こ と は SiO2 / Si interface acidification acidification を Si surface の ア ナ ロ ジ ー と し て investigation で き る こ と を shown し て お り, Si surface acidification を の research into め る こ と が interface acidification stop condition の useful exploration に で あ る と expect さ れ る.

项目成果

SiO2/Si(001)界面酸化反応におけるn型とp型の比較

SiO2/Si(001)界面氧化反应中n型和p型的比较

• 发表时间: 2022
• 作者: 津田 泰孝;小川 修一;吉越 章隆;坂本 徹哉;冨永 亜希;山本 善貴;山本 幸男;高桑 雄二
• 通讯作者: 高桑 雄二

Si(551)表面の表面構造解析I

Si(551)表面I的表面结构分析

• 发表时间: 2020
• 作者: 内藤 完;中塚 聡平;小川 修一;虻川 匡司;江口 豊明;服部 賢;服部 梓;黒田 理人
• 通讯作者: 黒田 理人

Ni箔上におけるグラフェンおよびh-BNの光電子顕微鏡による成長観察

使用光电子显微镜观察镍箔上石墨烯和 h-BN 的生长

• 发表时间: 2020
• 作者: 遊佐龍之介;志水哲也;小川修一;虻川匡司
• 通讯作者: 虻川匡司

Si(551)表面のW-RHEEDとSTMによる構造解析

利用 W-RHEED 和 STM 对 Si(551) 表面进行结构分析

• 发表时间: 2020
• 作者: 内藤 完;中塚 聡平;小川 修一;虻川 匡司;江口 豊明;服部 賢;服部 梓;黒田 理人
• 通讯作者: 黒田 理人

高運動エネルギーO2分子に対するグラフェンのガスバリア性

石墨烯对高动能O2分子的阻气性能

• 发表时间: 2021
• 期刊: SPring-8/SACLA利用者情報
• 作者: 小川修一;Hisato Yamaguchi;Edward F. Holby;山田貴壽;吉越章隆;高桑雄二
• 通讯作者: 高桑雄二