JP2003031792A - Two-dimensional crystallized semiconductor and its producing method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は２次元結晶化半導体
及びその製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a two-dimensional crystallized semiconductor and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ナノチューブ状物質は軽元素であ
る炭素、窒素、ホウ素によるものから構成されるものが
主であり、通常半導体を構成するシリコン、ガリウム、
砒素等の元素からはナノチューブ状物質あるいはグラフ
ァイト状物質は合成されていなかった。2. Description of the Related Art Conventionally, nanotube-like substances are mainly composed of light elements such as carbon, nitrogen, and boron, and silicon, gallium, which usually constitutes a semiconductor,
No nanotube-like material or graphite-like material has been synthesized from elements such as arsenic.
【０００３】なお、特開２０００−３１４６２号公報に
は、半導体、貴金属及びカーボンから選ばれる基板上
に、形状の均一性に優れた貫通ナノホールを有する陽極
酸化膜を具備するナノ構造体が開示されている（以下、
従来例１という）。Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-31462 discloses a nanostructure having an anodized film having penetrating nanoholes excellent in shape uniformity on a substrate selected from semiconductors, precious metals and carbon. (Below,
Conventional example 1).
【０００４】また、特開２０００−１０９３０８号公報
には、シリコンウェハ上に、炭化ケイ素結晶をエビタキ
シャル成長させることにより炭化ケイ素単結晶薄膜を形
成させ、次いで、上記炭化ケイ素単結晶薄膜が形成され
た上記シリコンウェハを腐食液に浸すエッチング処理に
より上記炭化ケイ素単結晶薄膜を上記シリコンウェハか
ら分離し、さらに、微量酸素を含む真空中あるいは酸素
を含む不活性ガス中において上記炭化ケイ素単結晶薄膜
を高温に加熱する高温加熱処理により、上記炭化ケイ素
単結晶薄膜をカーボンナノチューブ膜に変換するカーボ
ンナノチューブ膜の製造方法が開示されている（以下、
従来例２という）。In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-109308, a silicon carbide single crystal thin film is formed on a silicon wafer by epitaxially growing a silicon carbide crystal, and then the silicon carbide single crystal thin film is formed. The silicon carbide single crystal thin film is separated from the silicon wafer by an etching treatment in which the silicon wafer is immersed in a corrosive solution, and further, the silicon carbide single crystal thin film is formed in a vacuum containing a trace amount of oxygen or in an inert gas containing oxygen. A method for producing a carbon nanotube film by converting the silicon carbide single crystal thin film into a carbon nanotube film by high-temperature heat treatment of heating to a high temperature is disclosed (hereinafter,
Conventional example 2).
【０００５】特開平１０−２６５２０８号公報には、真
空下でＳｉＣを加熱して該ＳｉＣから珪素原子を除去す
ることにより、珪素原子が除去された部分の上記ＳｉＣ
にカーボンナノチューブを形成する方法が開示されてい
る（以下、従来例３という）。Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 10-265208 discloses that SiC is heated in a vacuum to remove silicon atoms from the SiC, thereby removing the silicon atoms from the SiC.
Discloses a method of forming carbon nanotubes (hereinafter referred to as Conventional Example 3).
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来においては、通常
半導体の光学特性や伝導特性を向上させるために、ナノ
チューブ状にまで低次元化させることは困難である。ま
た、カーボンナノチューブと通常半導体を組み合わせた
デバイス構造は実現不可能であり、カーボンナノチュー
ブの優れた伝導特性が半導体工業に生かされていなかっ
た。Conventionally, in order to improve the optical characteristics and the conduction characteristics of a semiconductor, it is usually difficult to reduce the dimension to a nanotube shape. Further, a device structure in which carbon nanotubes and ordinary semiconductors are combined cannot be realized, and the excellent conductive properties of carbon nanotubes have not been utilized in the semiconductor industry.
【０００７】従来例１〜従来例３の公報には、本発明の
２次元結晶化半導体及びその製造方法の特徴について何
ら開示されておらず、それを示唆する記載もない。[0007] The publications of Conventional Example 1 to Conventional Example 3 do not disclose any features of the two-dimensional crystallized semiconductor and the manufacturing method thereof according to the present invention, and do not describe it.
【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、半導体の結晶構造が２次元状に構成さ
れている２次元結晶化半導体及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a two-dimensional crystallized semiconductor in which the crystal structure of the semiconductor is two-dimensionally formed and a method for manufacturing the same. .
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の２次元結晶化半
導体は、半導体の結晶構造が２次元状に構成されている
ことを特徴とするものである。The two-dimensional crystallized semiconductor of the present invention is characterized in that the semiconductor has a two-dimensional crystal structure.
【００１０】２次元状結晶層がチューブ状に丸まった構
造、あるいはそれらが集積した構造を有してもよい。The two-dimensional crystal layer may have a tube-shaped structure or a structure in which they are integrated.
【００１１】２次元状結晶層が多層に重なっており、そ
れらが多層チューブ状に丸まった構造、あるいはそれら
が集積した構造を有してもよい。The two-dimensional crystal layers may be stacked in multiple layers, and may have a structure in which they are rolled into a multilayer tube shape or a structure in which they are integrated.
【００１２】前記半導体の構造が半導体表面上の(111)
面ファセット上に表面に対して垂直に立っていてもよ
い。The structure of the semiconductor is (111) on the semiconductor surface.
It may stand perpendicular to the surface on the facet.
【００１３】前記半導体がカーボンナノチューブとオー
ミック的に接合してもよい。The semiconductor may be in ohmic contact with the carbon nanotube.
【００１４】前記半導体はシリコン、ガリウム、砒素か
らなる群から選択される物質で作られていてもよい。The semiconductor may be made of a material selected from the group consisting of silicon, gallium and arsenic.
【００１５】本発明の２次元結晶化半導体の製造方法
は、半導体に多量の正孔を注入して、半導体表面を２次
元結晶化し、その表面層を基部より剥離させる工程を有
することを特徴とするものである。The method for producing a two-dimensional crystallized semiconductor of the present invention is characterized by including a step of injecting a large amount of holes into the semiconductor to two-dimensionally crystallize the surface of the semiconductor and peel the surface layer from the base. To do.
【００１６】前記正孔の注入は電界印加法により行って
もよい。The injection of holes may be performed by an electric field application method.
【００１７】前記正孔の注入領域を平面的に変化させ
て、２次元結晶の大きさ、あるいはそれが丸まったチュ
ーブ状構造の口径を制御してもよい。The hole injection region may be changed in a plane to control the size of the two-dimensional crystal or the diameter of a tubular structure in which the two-dimensional crystal is rounded.
【００１８】前記正孔の注入領域の深さを変化させて、
多層２次元結晶の層数、あるいはそれが丸まった多層チ
ューブ状構造の多層数を制御してもよい。By changing the depth of the hole injection region,
You may control the number of layers of a multilayer two-dimensional crystal, or the number of layers of the multilayer tubular structure which rounded it.
【００１９】前記半導体はシリコン、ガリウム、砒素か
らなる群から選択される物質で作られていてもよい。The semiconductor may be made of a material selected from the group consisting of silicon, gallium and arsenic.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２１】本発明の実施の形態は半導体の結晶構造が
２次元状に構成されていることを特徴とするものであ
る。また、２次元状結晶層はチューブ状に丸まった構
造、あるいはそれらが集積した構造を有する。また、２
次元状結晶層が多層に重なっており、それらが多層チュ
ーブ状に丸まった構造、あるいはそれらが集積した構造
を有してもよい。本実施の形態では、通常半導体を構成
する元素（例えばシリコン、ガリウム、砒素）によりグ
ラファイト層状物質やナノチューブ状物質を合成する。
更に、そのナノチューブ状物質を経由して半導体とカー
ボンナノチューブ間の接合（オーミック的に接合）を実
現している。The embodiment of the present invention is characterized in that the crystal structure of the semiconductor is two-dimensionally configured. Further, the two-dimensional crystal layer has a tube-like rounded structure or a structure in which they are integrated. Also, 2
The dimensional crystal layers may be stacked in multiple layers, and may have a structure in which they are rolled into a multilayer tube shape, or a structure in which they are integrated. In this embodiment, a graphite layered material or a nanotube-shaped material is usually synthesized from an element (eg, silicon, gallium, arsenic) that constitutes a semiconductor.
Furthermore, a junction (ohmic junction) between the semiconductor and the carbon nanotube is realized via the nanotube-shaped substance.
【００２２】また、本実施の形態に係る２次元結晶化半
導体の製造方法では、ワイドギャップ半導体薄膜に電界
印加法により多量の正孔を注入し、薄膜表面( (111)表
面 )にてグラファイト層状物質の剥離を起こさせる。そ
の薄膜はナノチューブ状になって安定化するので、剥離
した物質を凝集してナノチューブ状物質を集積すること
ができる。また、そのナノチューブを仲介してカーボン
ナノチューブと半導体との接合を実現することも可能で
ある。Further, in the method of manufacturing a two-dimensional crystallized semiconductor according to this embodiment, a large number of holes are injected into the wide-gap semiconductor thin film by the electric field application method, and the thin film surface ((111) surface) has a graphite layer structure. Causes exfoliation of material. Since the thin film becomes a nanotube shape and is stabilized, the exfoliated substance can be aggregated to accumulate the nanotube-like substance. It is also possible to realize the bonding between the carbon nanotube and the semiconductor by interposing the nanotube.
【００２３】次に、ワイドギャップ半導体の一例として
ＳｉＣの(111)表面上からグラファイト層状物質を剥離
する現象について説明し、それがナノチューブ化してカ
ーボンナノチューブと接合する現象を説明する。Next, as an example of a wide-gap semiconductor, a phenomenon of exfoliating a graphite layered material from a (111) surface of SiC will be described, and a phenomenon in which it is made into a nanotube and bonded to a carbon nanotube will be described.
【００２４】図１は、ＳｉＣ(111)表面構造の正孔注入
による変化を示す説明図である。図１（Ａ）は正孔注入
のない場合の表面上の炭素原子１とシリコン原子２を示
す。図１（Ｂ）は正孔が表面のユニットセル(シリコン
原子と炭素原子がそれぞれ一個ずつ入った領域) あたり
２個注入されたときの炭素原子３とシリコン原子４を示
す。図１（Ｃ)は正孔が表面のユニットセルあたり３個
注入されたときの炭素原子５とシリコン原子６を示す。
なお、７は(111)表面に垂直な方向を示す。FIG. 1 is an explanatory diagram showing changes in the SiC (111) surface structure due to hole injection. FIG. 1A shows carbon atoms 1 and silicon atoms 2 on the surface without hole injection. FIG. 1B shows carbon atoms 3 and silicon atoms 4 when two holes are injected per unit cell on the surface (a region containing one silicon atom and one carbon atom). FIG. 1C shows carbon atoms 5 and silicon atoms 6 when three holes are injected per unit cell on the surface.
In addition, 7 indicates a direction perpendicular to the (111) surface.
【００２５】図２は正孔がＳｉＣ(111)表面のユニット
セルあたり３個入ったときの構造を図１と違う角度で表
示したものを示す説明図である。表面は周期的構造をと
っているが図２にはその一部分(３倍×３倍の周期分)が
示されている。FIG. 2 is an explanatory view showing a structure in which three holes per unit cell on the surface of SiC (111) are displayed at an angle different from that in FIG. The surface has a periodic structure, but a part of it (3 × 3 times the period) is shown in FIG.
【００２６】第一原理計算の結果、ＳｉＣ(111)表面に
於いて正孔を大量に注入した場合、図１及び図２に示す
ような表面第一層原子が基板より剥離しグラファイト層
状構造をとることがわかった。図１の３つのパネルの左
から順に、正孔の注入量を増やしていくと表面第一層が
基板から剥離することが示されている。ＳｉＣ(111)１
０原子層の薄膜の場合、(111)表面のユニットセルあた
り３個の正孔が注入されると完全剥離が起こる。As a result of the first-principles calculation, when a large amount of holes are injected on the SiC (111) surface, the surface first layer atoms as shown in FIGS. 1 and 2 are exfoliated from the substrate to form a graphite layered structure. I understand that I will take it. It is shown from the left of the three panels in FIG. 1 that the first surface layer is peeled from the substrate as the injection amount of holes is increased. SiC (111) 1
In the case of a thin film of 0 atomic layer, complete peeling occurs when 3 holes are injected per unit cell of the (111) surface.
【００２７】図２では剥離した部分をやや斜めの角度か
ら示しており、剥離部分がシリコン原子６と炭素原子５
が蜂の巣格子を組んで配列したグラファイト層状構造を
とっていることを示している。In FIG. 2, the peeled portion is shown from a slightly oblique angle, and the peeled portion is a silicon atom 6 and a carbon atom 5.
Shows that it has a layered structure of graphite arranged in a honeycomb lattice.
【００２８】図３は正孔が表面ユニットセルあたり２個
入った場合の正孔の等高線による分布図８である。正孔
は剥がれかかった炭素原子３の周りに局在していること
がわかる。図３に示すように、注入された正孔は剥離す
る層に強く局在しているので剥離層は正に帯電した状態
になっている。FIG. 3 is a distribution diagram 8 of contour lines of holes when two holes are included per surface unit cell. It can be seen that the holes are localized around the carbon atoms 3 that are about to come off. As shown in FIG. 3, the injected holes are strongly localized in the layer to be peeled off, so that the peeling layer is in a positively charged state.
【００２９】このような大量の正孔の注入はＳｉＣ基板
に対して表面電位がバルクのそれよりも負になるような
電界を掛けることにより実現できる。このような電界印
加による正孔の多量注入はすでに有機化合物やフラーレ
ンの膜に対して実行されているが、その応用は膜の構造
変化ではなく超伝導特性を発現させるものであり本発明
とは目的を異にする。(文献：. M. Schön, Ch. Kl
oc, and B. Batlogg,Nature (London), Vol.40６, p７0
２ (2000); 同著者同雑誌, Vol. 40８, p549(2000).参
照) このような電界印加による正孔注入の際には、基板
にリーク電流が生じては成らない。そのため基板の膜は
バンドギャップが広くかつ欠陥密度の低いことが要求さ
れる。このような物質は、先に述べたＳｉＣのほかにも
GaN、InNなどの窒化IIIＶ化合物半導体の高純度結晶が
ある。また、高純度ダイアモンド結晶でも同じ現象が生
じる。要求される欠陥密度は１０８/cm２以下でなくて
はならない。印加する電界は400Ｖ/cmから500Ｖ/cmで、
それ以上の印加はバリスティックな電流を発生し正孔注
入を妨げる。The injection of such a large amount of holes can be realized by applying an electric field to the SiC substrate so that the surface potential becomes more negative than that of the bulk. Such large injection of holes by applying an electric field has already been carried out to a film of an organic compound or fullerene, but its application is not to change the structure of the film but to develop superconducting properties. Different purpose. (Reference: M. Sch ö n, Ch. Kl
oc, and B. Batlogg, Nature (London), Vol.406, p70
2 (2000); same author, same journal, Vol. 408, p549 (2000).) During such hole injection by applying an electric field, a leak current should not occur in the substrate. Therefore, the film of the substrate is required to have a wide band gap and a low defect density. In addition to the previously mentioned SiC,
There are high-purity crystals of nitride IIIV compound semiconductors such as GaN and InN. The same phenomenon occurs in high-purity diamond crystals. The required defect density must be below 10 8 / cm 2 . The applied electric field is 400V / cm to 500V / cm,
If the voltage is further applied, a ballistic current is generated to prevent hole injection.
【００３０】剥離層は正に帯電しているので、基板を離
れ電界印加電極側に吸い寄せられる。従って定常的に電
界印加を行えば電極側に剥離層を集めることが可能であ
る。剥離層はそのままでは不安定なので、層の端に出来
たダングリングボンドを解消すべくチューブ状構造をと
る。従って、電極側にはナノチューブ状物質が体積す
る。このようなプロセスは炭素基板からレーザーアブレ
ーションで蒸発した炭素破片がカーボンナノチューブと
してターゲット上に堆積する現象(参考文献:A. Thess
等、Science, Vol.273, p483 (1996).参照)と似てい
る。いったんチューブ状になった物質は準安定性を保持
しており１０００Ｋまでの温度範囲なら破損せず存在で
きる。Since the peeling layer is positively charged, it separates from the substrate and is attracted to the electric field applying electrode side. Therefore, if the electric field is constantly applied, the peeling layer can be collected on the electrode side. Since the release layer is unstable as it is, it takes a tubular structure to eliminate the dangling bond formed at the edge of the layer. Therefore, the nanotube-like substance is accumulated on the electrode side. Such a process is a phenomenon in which carbon fragments evaporated from a carbon substrate by laser ablation are deposited as carbon nanotubes on a target (reference: A. Thess.
Et al., Science, Vol. 273, p483 (1996).). The once-tubular material retains metastability and can exist in the temperature range up to 1000K without damage.
【００３１】一方、半導体の構造が半導体表面上の(11
1)面ファセット上に表面に対して垂直に立っている場
合、剥離層を再び基板側に戻しナノチューブ化させる際
には、このような引力はかえって妨げとなる。それを防
ぐにはパルスで電界印加させ、剥離層が基板より離れる
のに十分な時間を与えないことが効果的であり、パルス
幅は１００ps以下パルスの周期は１００KHz程度が理想
的である。On the other hand, the structure of the semiconductor is (11
1) When the release layer is returned to the substrate side and made into nanotubes when standing vertically on the surface facet on the surface, such attractive force is rather hindered. In order to prevent this, it is effective to apply an electric field with a pulse and not give a sufficient time for the peeling layer to separate from the substrate. A pulse width of 100 ps or less and a pulse cycle of about 100 KHz is ideal.
【００３２】次に、生成されたナノチューブ状物質を(1
00)基板と接合させる方法を説明する。グラファイト層
状物質は(111)表面より発生するので、(100)基板上に(1
11)面ファセット面をもった島を堆積させておく。Next, the generated nanotube-like substance (1
00) A method of joining with a substrate will be described. Since the graphite layered material is generated from the (111) surface, (1) on the (100) substrate
11) Faces Deposit islands with facets.
【００３３】図４はＳｉＣ(100)基板９上の(111)面７を
示す説明図である。この場合７をファセットと呼ぶ。図
４中、１０はファセット７に正孔を注入することにより
剥がれるグラファイト層状物質、１１はそれが(100)基
板上と結合したもの、１２は更にナノチューブ状に丸ま
って安定化したものである。FIG. 4 is an explanatory view showing the (111) plane 7 on the SiC (100) substrate 9. In this case, 7 is called a facet. In FIG. 4, 10 is a graphite layered material that is peeled off by injecting holes into the facet 7, 11 is a material bonded to the (100) substrate, and 12 is a material further rolled into a nanotube shape and stabilized.
【００３４】電界印加によりファセット部位に正孔の大
量注入を行う。これにより、図４の１０に示したように
ファセット部位よりグラファイト層状物質が剥離する。
先に述べたパルス状電界印加を行った場合電極側への剥
離部位の移動は起きずに、剥離した部位１０は直ちにそ
の周辺のダングリングボンドを減らして安定化するため
に(100)基板と接触し１１の構造をとり、更にダングリ
ングボンドを減らして安定化するためにナノチューブ状
に丸くなり１２の構造をとる。A large amount of holes are injected into the facet portion by applying an electric field. As a result, the graphite layered material is peeled from the facet portion as shown in 10 of FIG.
When the above-mentioned pulsed electric field is applied, the peeled portion does not move to the electrode side, and the peeled portion 10 immediately becomes a (100) substrate in order to reduce and stabilize dangling bonds around it. It contacts and takes the structure of 11, and further it is rounded into a nanotube shape and takes the structure of 12 in order to reduce and stabilize dangling bonds.
【００３５】図５はナノチューブ状に丸まって安定化し
たもの1２と繋がるカーボンナノチューブ１４との間の
中間層１３を示す説明図である。図５に示す中間層１３
は主に炭素原子から構成されている。カーボンナノチュ
ーブ１４は配線として利用される。FIG. 5 is an explanatory view showing the intermediate layer 13 between the carbon nanotubes 14 which are connected to the ones 12 which are rolled into a nanotube shape and stabilized. Intermediate layer 13 shown in FIG.
Is mainly composed of carbon atoms. The carbon nanotubes 14 are used as wiring.
【００３６】図５に示すように、ナノチューブ状に丸ま
って安定化したもの１２の部位にカーボンナノチューブ
１４を近づけ電子ビームで先端を部分溶解させると中間
層１３を形成し、カーボンナノチューブ１４と化合物半
導体ナノチューブ１２との間に安定した接合を実現でき
る。As shown in FIG. 5, when the carbon nanotube 14 is brought close to the portion of the carbon nanotube 12 which has been rolled and stabilized into a nanotube shape and the tip is partially dissolved by an electron beam, an intermediate layer 13 is formed, and the carbon nanotube 14 and the compound semiconductor are formed. A stable bond can be realized with the nanotube 12.
【００３７】上記実施の形態の前半で述べたように電界
印加電極にナノチューブ状半導体を集積させた場合、そ
の材料は高効率発光・受光素子材料として用いることが
できる。その理由は、ナノチューブ状に材料の次元が低
下することによりその内部で発生する電子と正孔の局在
性が向上し電子正孔結合に伴う光発生の振動子強度が３
次元材料のおよそ１０００倍に向上するからである。When the nanotube-shaped semiconductor is integrated on the electric field applying electrode as described in the first half of the above embodiment, the material can be used as a highly efficient light emitting / receiving element material. The reason for this is that the reduction of the dimension of the material into a nanotube shape improves the localization of electrons and holes generated inside the material, and the oscillator strength of light generation accompanying electron-hole coupling is 3%.
This is because it is improved about 1000 times that of the dimensional material.
【００３８】また、上記実施の形態の後半に説明した発
明により、カーボンナノチューブと半導体との安定した
接合を実現できる。従来の配線では半導体デバイスの微
細化に伴い単一のデバイスの動作速度が向上しているに
もかかわらず、配線による電子輸送スピードが追いつけ
ずＬＳＩ全体の動作速度が向上しないという配線遅延の
問題が顕著であったが、配線に電気伝導度の高いカーボ
ンナノチューブを使用できることにより配線遅延の問題
を解消できる。Further, according to the invention described in the latter half of the above-described embodiment, it is possible to realize stable bonding between the carbon nanotube and the semiconductor. In conventional wiring, although the operating speed of a single device has improved with the miniaturization of semiconductor devices, there is a problem of wiring delay that the electron transport speed of the wiring cannot catch up and the operating speed of the entire LSI does not improve. Although remarkable, the problem of wiring delay can be solved by using carbon nanotubes having high electric conductivity for the wiring.
【００３９】本発明は、上記実施の形態に限定されるこ
とはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範
囲内において、種々の変更が可能である。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of technical matters described in the claims.
【００４０】例えば、本実施の形態における製造方法で
は、正孔の注入領域を平面的に変化させて、２次元結晶
の大きさ、あるいはそれが丸まったチューブ状構造の口
径を制御してもよい。また、正孔の注入領域の深さを変
化させて、多層２次元結晶の層数、あるいはそれが丸ま
った多層チューブ状構造の多層数を制御してもよい。For example, in the manufacturing method of the present embodiment, the hole injection region may be changed in a plane to control the size of the two-dimensional crystal or the diameter of the tubular structure in which the two-dimensional crystal is rounded. . Alternatively, the depth of the hole injection region may be changed to control the number of layers of the multilayer two-dimensional crystal or the number of layers of the multilayer tubular structure in which the layers are rounded.
【００４１】[0041]
【発明の効果】本発明によれば、半導体の結晶構造が２
次元状に構成されている２次元結晶化半導体であるの
で、通常半導体の光学特性や伝導特性を向上させること
ができる。According to the present invention, the semiconductor has a crystalline structure of 2
Since it is a two-dimensional crystallized semiconductor that is formed in a dimension, it is possible to improve the optical characteristics and the conduction characteristics of a normal semiconductor.
【００４２】また、カーボンナノチューブと通常半導体
を組み合わせたデバイス構造を実現でき、カーボンナノ
チューブの優れた伝導特性を半導体工業に生かすことが
できる。In addition, a device structure in which carbon nanotubes and ordinary semiconductors are combined can be realized, and the excellent conductive characteristics of carbon nanotubes can be utilized in the semiconductor industry.
【図１】ＳｉＣ(111)表面構造の正孔注入による変化を
示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing changes in a SiC (111) surface structure due to hole injection.
【図２】正孔がＳｉＣ(111)表面のユニットセルあたり
３個入ったときの構造を図１と違う角度で表示したもの
を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a structure in which three holes are included in each unit cell on the surface of SiC (111) and displayed at an angle different from that in FIG.
【図３】正孔が表面ユニットセルあたり２個入った場合
の正孔の等高線による分布を示す分布図である。FIG. 3 is a distribution diagram showing the distribution of holes by contour lines when two holes are included per surface unit cell.
【図４】ＳｉＣ(100)基板上の(111)面を示す説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a (111) plane on a SiC (100) substrate.
【図５】ナノチューブ状に丸まって安定化したものと繋
がるカーボンナノチューブとの間の中間層を示す説明図
である。FIG. 5 is an explanatory view showing an intermediate layer between a carbon nanotube that is rolled and stabilized in a nanotube shape and is connected to the carbon nanotube.
１：炭素原子
２：シリコン原子
３：炭素原子
４：シリコン原子
５：炭素原子
６：シリコン原子
７：(111)表面に垂直な方向
８：分布図
９：ＳｉＣ(100)基板
１０：ファセットに正孔を注入することにより剥がれる
グラファイト層状物質
１１：(100)基板上と結合したもの
１２：ナノチューブ状に丸まって安定化したもの
１３：中間層
１４：カーボンナノチューブ1: carbon atom 2: silicon atom 3: carbon atom 4: silicon atom 5: carbon atom 6: silicon atom 7: direction perpendicular to (111) surface 8: distribution diagram 9: SiC (100) substrate 10: positive to facet Graphite layered material that can be peeled off by injecting holes 11: (100) bound to the substrate 12: rolled and stabilized in the shape of a nanotube 13: intermediate layer 14: carbon nanotube
Claims (11)
いることを特徴とする２次元結晶化半導体。1. A two-dimensional crystallized semiconductor characterized in that the semiconductor has a two-dimensional crystal structure.
造、あるいはそれらが集積した構造を有することを特徴
とする請求項１に記載の２次元結晶化半導体。2. The two-dimensional crystallized semiconductor according to claim 1, wherein the two-dimensional crystal layer has a structure in which the two-dimensional crystal layer is rolled into a tube shape or a structure in which they are integrated.
れらが多層チューブ状に丸まった構造、あるいはそれら
が集積した構造を有することを特徴とする請求項１に記
載の２次元結晶化半導体。3. The two-dimensional crystallization according to claim 1, wherein the two-dimensional crystal layers are stacked in multiple layers and have a structure in which they are rolled into a multilayer tube shape or a structure in which they are integrated. semiconductor.
面ファセット上に表面に対して垂直に立っていることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載の
２次元結晶化半導体。4. The structure of the semiconductor is (111) on a semiconductor surface.
The two-dimensional crystallized semiconductor according to any one of claims 1 to 3, wherein the two-dimensional crystallized semiconductor stands on a facet perpendicular to the surface.
ミック的に接合したことを特徴とする請求項１乃至４の
いずれか１つの項に記載の２次元結晶化半導体。5. The two-dimensional crystallized semiconductor according to claim 1, wherein the semiconductor is in ohmic contact with a carbon nanotube.
らなる群から選択される物質で作られていることを特徴
とする請求項１乃至５のいずれか１つの項に記載の２次
元結晶化半導体。6. The two-dimensional crystallized semiconductor according to claim 1, wherein the semiconductor is made of a material selected from the group consisting of silicon, gallium, and arsenic. .
面を２次元結晶化し、その表面層を基部より剥離させる
工程を有することを特徴とする２次元結晶化半導体の製
造方法。7. A method for producing a two-dimensional crystallized semiconductor, comprising the step of injecting a large amount of holes into the semiconductor to two-dimensionally crystallize the surface of the semiconductor and peel off the surface layer from the base.
特徴とする請求項７に記載の２次元結晶化半導体の製造
方法。8. The method for producing a two-dimensional crystallized semiconductor according to claim 7, wherein the injection of holes is performed by an electric field application method.
て、２次元結晶の大きさ、あるいはそれが丸まったチュ
ーブ状構造の口径を制御することを特徴とする請求項７
又は８に記載の２次元結晶化半導体の製造方法。9. The size of the two-dimensional crystal or the diameter of a tubular structure in which the two-dimensional crystal is rounded is controlled by changing the hole injection region in a plane.
Or the method for manufacturing a two-dimensional crystallized semiconductor according to item 8.
て、多層２次元結晶の層数、あるいはそれが丸まった多
層チューブ状構造の多層数を制御することを特徴とする
請求項７乃至９のいずれか１つの項に記載の２次元結晶
化半導体の製造方法。10. The number of layers of a multilayer two-dimensional crystal or the number of layers of a multilayer tubular structure in which it is rounded is controlled by changing the depth of the hole injection region. 10. The method for manufacturing a two-dimensional crystallized semiconductor according to any one of items 1 to 9.
からなる群から選択される物質で作られていることを特
徴とする請求項７乃至１０のいずれか１つの項に記載の
２次元結晶化半導体の製造方法。11. The two-dimensional crystallized semiconductor according to claim 7, wherein the semiconductor is made of a material selected from the group consisting of silicon, gallium, and arsenic. Manufacturing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001220521A JP2003031792A (en) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | Two-dimensional crystallized semiconductor and its producing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001220521A JP2003031792A (en) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | Two-dimensional crystallized semiconductor and its producing method |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003031792A true JP2003031792A (en) | 2003-01-31 |
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ID=19054330
Family Applications (1)
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| JP2001220521A Withdrawn JP2003031792A (en) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | Two-dimensional crystallized semiconductor and its producing method |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2003031792A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008044050A3 (en) * | 2006-10-12 | 2008-07-24 | Imp Innovations Ltd | Nanostructures |
-
2001
- 2001-07-19 JP JP2001220521A patent/JP2003031792A/en not_active Withdrawn
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