| 講演名 | 2003/12/12 [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) 宮崎 誠一, |
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| 抄録(和) | 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。 |
| 抄録(英) | We have prepared nanometer-size Si dots with and without Ge core in a self-assembling manner by controlling the early stages in low pressure chemical vapor deposition on thermally-grown SiO_2. We have evaluated the surface potential change of each of Si dots due to charging or discharging one electron or a few by an AFM/Kelvin probe technique and demonstrated that, for dots consisting of Si clad and Ge core, electrons are stably stored in Si clad while holes in Ge core. Multiple-step electronic charging and discharging characteristics of Si quantum-dots (Si-QDs) floating gates in the MOS capacitors and MOSFETs have been studied in the temperature range of 200～350K. The temporal change in the drain current at a constant gate bias after complete discharging in the Si-QDs floating gate shows specific step wise reductions accompanied with metastable states in which the drain current also remain unchanged with time until the next quick current reduction. The result indicates that, in the metastable states, injected electrons redistribute in the Si-QDs floating gate with keeping the effective total charge density in the floating gate, and suggests that the Coulomb interaction among electrons stored in neighboring dots plays an important role on the step wise behavior in electron charging. From the slope of Arrehnius plots of the time for both each electron injection and metastable state, it is likely that a thermal activation process with an energy of 0.3eV is involved in the electron charging to the Si-QDs floating gate. The activation energy (0.3eV) suggests the electron tunneling between different energy states among neighboring Si-QDs, considering the charging energy and quantization energy in Si-QDs. |
| キーワード(和) | シリコンドット / 量子ドット / フローティングゲートメモリ / MOS / クーロンブロッケイド / ケルビンプローブ |
| キーワード(英) | silicon dot / quantum dot / floating gate memory / MOS / Coulomb blockade / Kelvin probe |
| 資料番号 | SDM2003-195(2003-12) |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | SDM |
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| 開催期間 | 2003/12/12(から1日開催) |
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| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | |
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| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Silicon Device and Materials (SDM) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | [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) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Control of Electronic Charging of Silicon-Quantum-Dots and its Application to Floating Gate MOS Devices |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | シリコンドット / silicon dot |
| キーワード(2)（和/英） | 量子ドット / quantum dot |
| キーワード(3)（和/英） | フローティングゲートメモリ / floating gate memory |
| キーワード(4)（和/英） | MOS / MOS |
| キーワード(5)（和/英） | クーロンブロッケイド / Coulomb blockade |
| キーワード(6)（和/英） | ケルビンプローブ / Kelvin probe |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 宮崎 誠一 / Seiichi Miyazaki |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 広島大学大学院先端物質科学研究科 Department of Electrical Engineering, Graduate School of Advanced Science and Matter, Hiroshima University |
| 発表年月日 | 2003/12/12 |
| 資料番号 | SDM2003-195(2003-12) |
| 巻番号（vol） | vol.103 |
| 号番号（no） | 533 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |