[招待論文]Si量子ドットの荷電状態制御とフローティングゲートMOSデバイスへの応用(半導体Si及び関連材料・評価)
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概要
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減圧CVDにおける堆積初期過程を精密制御することで、ナノメートルサイズのシリコンドットあるいはその中央にゲルマニウムコアを持つドットをシリコン熱酸化膜上に自己組織的に形成することができる。単一のナノドットにおける電子注入・保持・放出特性は、AFM/Kelvinプローブを用いた表面電位像変化から定量評価することができ、GeコアSiドットにおいては、ドット内に注入された電子はSiクラッド中あるいはSiクラッド/Geコア界面に存在することが明かになった。Si量子ドットフローティングゲートを持つMOSキャパシタおよびMOSトランジスタにおいて、ドットフローティングゲート内の保持電荷量が多段階変化する特性を200〜350Kの温度領域で調べた。ドットフローティングゲートから電子を完全に放出させた後、ゲート電圧一定で、ドレイン電流の時間変化を観測すると、電流値が一定の状態(準安定状態)を経て階段状に減少する。この結果は準安定状態において、全電荷量を保持した状態で注入された電子がドット問を移動して再配置すると解釈でき、近接ドット間のクーロン相互作用に起因した現象と考えられる。注入時間及び準安定時間の温度依存性からは、ドットフローティングゲートヘの電子注入は、約0.3Vの活性化エネルギを必要とする過程が律速していると推察される。この値(0.3V)は、電子注入には、隣接ドッドにおける異なるエネルギ準位間の電子移動が関与することを示唆している。
- 2003-12-12
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