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Electronic structures beneath IV semiconductor surfaces probed by photoelectron and luminescence spectroscopies

通过光电子和发光光谱探测 IV 半导体表面下的电子结构

基本信息

批准号：
22K04926
负责人：
武田さくら
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

空間電荷層を形成する10nm程度の厚さの半導体表面直下領域は電界効果トランジスタの要であり、また低次元電子系を研究する舞台として重要である。反転層内の電子状態は、第一原理計算で取り扱うことが極めて困難であり、これまで近似的に計算する手法はあったものの、精密な電子状態は明らかでなかった。本課題では、上述のようにこれまで未開拓の領域であった半導体表面直下領域に着目し、この領域に存在する特殊な電子状態を実験的に明らかにし、精密なモデルを構築することを目的とした研究を行っている。初年度は、これまでに手掛けてきたSi(111)表面直下p型反転層に加え、Si(001)表面直下p型反転層についても、角度分解光電子分光で得られた価電子バンド分散の量子準位を満たす反転層ポテンシャルの探索を通じ、表面直下でバンド湾曲が平坦になっていることを見出した。これは、Si(111)同様、表面直下に価電子の量子化によって胃生じる負電荷蓄積のためとして説明することが可能であり、ナノ構造では価電子内のキャリアをホール描像で捉えることができないことを示している。この成果をもとに本研究結果を取り入れた空間電荷層の電子状態の新しいモデル構築を行うことが可能となると考えられる。また、本課題が目的の一つに掲げる、伝導帯の情報を得るための電子励起発光分光については、まず試料とレンズの位置調整をシリコンの高温発光検出を通じて行う手法を確立した。得られた実験結果から、通説として知られてきたシリコン通電加熱に用いる電流と、シリコン温度が両対数グラフで直線となる関係が、350℃の低温領域まで適応されることを見出した。

The formation of the space charge layer is about 10nm thick, and the electric field effect in the area directly under the semiconductor surface is important, and the research on low-dimensional electronic systems is important. The electronic state in the inversion layer is extremely difficult to obtain and calculate from first principles. It is an approximate calculation technique and a precise electronic state. This topic is an unexplored field, and the field directly under the semiconductor surface is an unexplored field.するSpecial Electronic State を実験's に明らかにし, Precision なモデルをConstruction することをPurpose とした Research を行っている. In the first year of the year, Si(111), Si(111), p-type inverse layer directly under the surface, p-type inverse layer, Si(001), p-type inverse layer directly under the surface, angle decomposition photoelectron analysis Light is obtained and electrons are dispersed and quantum quasi-level is used. Explore を通じ, surface straight down でバンド Bay curve が flat になっていることを见出した.これは, Si(111) is the same as 様, quantization of electrons directly under the surface, stomach generation, negative charge accumulation, explanation ofことがpossibleであり、ナノstructuralでは価electron内のキャリアをThe ホールdrawing resembles the でCATCH えることができないことをSHOW ている. The results of this study are based on the results of this research. The results of this study are based on the electronic state of the space charge layer.また、The purpose of this project is の一つに掲げる、伝guide帯のinformationをgetるためのElectronic excitation light spectroscopyについては、まずThe position of the sample is adjusted and the high temperature 発光検出 is established. Get the result of られた実験から、通说として知られてきたシリコンElectric heatingに用いるcurrentと、シリコンThe relationship between temperature and temperature is a straight line, and the low temperature range of 350℃ is suitable for the temperature range.