Si量子ドットの自己組織化形成と室温量子物性

概要

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モノシラン(SiH_4)を用いた減圧CVD法によって、成長温度525〜650℃の範囲で、シリコン熱酸化膜(SiO_2)上にナノメートルサイズのSiドットを形成し、そのサイズ分布と面密度を原子間力顕微鏡(AFM)及び透過電子顕微鏡(TEM)により評価した。その結果、基板面内方向(ドット直径)及び垂直方向(ドット高さ)の成長には、それぞれSi結晶核上でのSiH_4の熱分解反応及び化学吸着した前駆体の凝集作用が律速過程である事を明らかにした。さらに、Si核発生には、SiO_2表面における化学結合の熱解離が極めて重要である事を見出し、希HF処理によってOH終端したSiO_2表面では、核発生密度が、顕著に増大することを明らかにした。また、結晶核密度の増大によって、平均ドットサイズが小さい、狭いサイズ分布が得られること示した。Siドット(高さ約3nm)を厚さ1mmのSiO_2膜で挟んだ二重障壁構造を作成し、導電性AFMプローブを用いて、孤立したSi量子ドットを介した電流-電圧特性を調べた結果、共鳴トンネル伝導に起因すると考えられる負性コンダクタンス特性が、室温で明瞭に観測された。さらに、SiO_2膜に覆われたSi量子ドットは、室温で、高効率・可視域発光する事を示した。
社団法人電子情報通信学会の論文
1997-03-14

Si量子ドットの自己組織化形成と室温量子物性

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