東京工業大学　量子効果エレクトロニクス研究センター　　　　　　　　　　　
小田 俊理
Research Center for Quantum Effect Electronics, Tokyo Inst. Tech.
Shunri Oda ABSTRACT 　
 

半導体集積回路技術の進展はリソグラフィを中心とする微細加工技術に依存してき た。しかし、ナノメートルスケールの微細加工をリソグラフィ技術だけで、均一にし かも経済的に行うことには限界がある。そこで、結晶成長技術に特有な選択性や自己 制御機構を活用するナノ構造の自然形成法に関する研究が盛んになってきた。 　われわれは、シランガスのプラズマ分解により粒径10ナノメートル以下のナノ結晶 シリコンを形成し、構造と量子効果物性を評価している。プラズマの発生にはラジカ ル生成効率の高いVHF帯（144MHz）を用いた。[1,2] 100Ｃに加熱したプラズマセル内 でナノ結晶シリコン超微粒子を形成し、微小孔を通して室温の基板上に堆積する。 [2,3] 基板は評価目的に応じて、シリコンウエハ、熱酸化シリコン、石英、グラファ イトなどを用いた。得られたシリコン超微粒子は球状単結晶であった。シランガスの プラズマ分解で同時に発生する水素ラジカルが、シリコン表面のダングリングボンド を被覆するので、結晶成長過程を制御することがでる。水素ラジカルはナノ結晶の核 形成を促進することも見いだした。この現象を利用して、シランガスプラズマ中に水 素ガスパルスを導入することにより、8±1nmの超均一シリコンナノ結晶を得ることが できた。[4,5] 形成と結晶成長を時間分離して制御するアイデアがポイントである。 プラズマ条件を制御する方法表面酸化膜形成過程を制御する方法により、さらなる寸 法均一化を検討中である。 　粒子位置制御については、AFMを用いた粒子操作と基板上に設けた微小段差を利用 する方法を検討している。[6,7] この、ナノ結晶シリコンは、室温で可視光発光を示 す。[8] 単一電子トンネルデバイスなどの電子デバイス応用についても述べる。

[9] 1. S. Oda, Plasma Sources Sci. Technol., 2, 26 (1993). 2. S. Oda and M. Otobe, Materials Research Society Symp. Proc. 358, 721 (1995). 3. M. Otobe and S. Oda, Materials Research Society Symp. Proc. 377, 51 (1995). 4. A. Itoh, T. Ifuku, M. Otobe and S. Oda, Materials Research Society Symp. Proc. 452, 74 (1997). 5. T. Ifuku, M. Otobe, A. Itoh and S. Oda, Jpn. J. Appl. Phys. 36, in press (1997). 6. M. Otobe, J. Kawahara and S. Oda, Jpn. J. Appl. Phys. 35,1325 (1996). 7. S. Oda, Adv. Colloid Interface Sci., in press (1997). 8. Y. Kanemitsu, S. Okamoto, M. Otobe and S. Oda, Phys. Rev. B55, R7375 (1997). 9. A. Dutta, M. Kimura, Y. Honda, M. Otobe, A. Itoh and S. Oda, Jpn. J. Appl. Phys. 36, in press (1997).