【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.08】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NU0219
利用課題名 / Title
極薄酸化膜上への高密度ナノドットの一括形成と化学構造評価
利用した実施機関 / Support Institute
名古屋大学 / Nagoya Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
X線光電子分光（XPS（硬X線を含む））/ X-ray photoelectron spectroscopy,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,電子分光/ Electron spectroscopy,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
高瀬 浩一
所属名 / Affiliation
日本大学理工学部物理学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
牧原 克典
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
中塚 理
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NU-207：X線光電子分光装置
NU-224：電子ビーム蒸着装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
磁性合金および酸化物ナノドットの高密度・一括形成技術を確立する。具体的には、極薄Si熱酸化膜上に、極薄金属膜をEB堆積し、申請者らが独自考案したリモートプラズマプロセスを用いることで、磁性合金および酸化物ナノドットの高密度・一括形成を目指す。試料作成の各過程で、表面平坦性や膜厚、結晶性などの化学構造を評価するとともに、特に、優れた構造を示す試料は電子状態を調べる。
実験 / Experimental
SOI基板（Si：～10 nm、SiO2：～145 nm）およびSiH4-LPCVD(550oC, 133Pa)により形成したSi量子ドット(～1011cm-2)/SiO2(～300 nm)構造上に、厚さ～1.0 nmのFe膜を電子線蒸着することで、表面シリサイド化を行った後、HCl浸漬により未反応Feの除去を行った。その後、基板温度400oCにてSiH4照射(100 Pa, 1800 sec)を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
Si薄膜上にFe蒸着した後、HCl浸漬によるFe膜除去およびSiH4照射後におけるAFM表面形状像では、RMSラフネスに顕著な変化は認められなかった。HCl浸漬後の試料においてXPS分析した結果、Fe膜蒸着直後と比較してFe-Oに起因するピーク強度が減少し、Fe-Siに起因する信号強度が増大していることから、Fe蒸着時にSi薄膜表面のシリサイド化が進行し、HCl浸漬により未反応のFeおよびFe酸化膜がエッチング除去できていることが分かった。また、SiH4照射直後の試料におけるXPS角度分解分析の結果、表面側においてSi-SiまたはSi-Feのピークシフトが認められることから、シリサイド層表面にSi層が堆積していることが分かった。同様のプロセスを予め形成したSi量子ドットにおいて行った結果、各工程後の表面形状像に大きな変化は認められないものの、SiH4照射後の試料では、室温において明瞭なPL信号が認められた。これらの結果は、b-FeSi2コアが極薄Siでキャップされた構造になっていることを示唆している。また、PL信号はFeナノドットへのSiH4照射により形成したb-FeSi2ナノドットに比べ狭帯化していることから、均一サイズのコア/シェルドットが形成できているとともに、シリサイド層表面での欠陥が抑制できていると解釈できる。しかしながら、b-FeSi2ナノドット(平均高さ：～3 nm)のPL(～0.79 eV)に比べて発光位置が低エネルギー側(～0.77 eV)にシフトしていることから、コア/シャルドットのPL発光は、b-FeSi2コアとSiシェル間での電子-正孔再結合に起因する可能性が高い。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件