EX-doping法：母体物質に依存しない汎用的で一般的な価電子制御法の提案

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2021-08-24

engineering

{'items': [{'key': '7dtc', 'term': '第一原理計算', 'description': {'blocks': [{'key': '4ha00', 'text': ' 第一原理計算は、最も基本的な原理に基づく計算という意味で、その基本原理は開発を行う研究現場で様々に解釈されています。一般的には、実験値や観測値を必要としないように理論体系を組み立てた計算手法です。そのため、既知物質に対する物性の評価だけでなく、未知物質に対する物性の評価も可能です。このような特長は新奇物質設計に大きな役割を果たします。一方で、計算量が膨大となるため、数百を越える原子の集団を扱う計算は、一般的に実行困難です。近年では、これを可能とするため、「京」や「富岳」などの大きな計算能力を持つ大型計算機の開発にも力が注がれています。 ', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '24d0g', 'term': '超ワイドバンドギャップ半導体', 'description': {'blocks': [{'key': '2u1a7', 'text': ' 電子や正孔が価電子帯から伝導電子帯へ遷移するために必要なエネルギーをバンドギャップと呼びます。現在のエレクトロニクスを支えるシリコンは、1.1 eV（エレクトロンボルト）のバンドギャップを持ちますが、窒化ガリウムは3.4 eVのバンドギャップを持ちます。このようにバンドギャップの大きい半導体をワイドバンドギャップ半導体と呼びます。さらにAlNは、6.2 eVものバンドギャップを持ち、ワイドバンドギャップ半導体とも区別して、超ワイドバンドギャップ半導体と呼ばれることがあります。このように大きなバンドギャップを持つ半導体は、絶縁破壊等の悪影響が少なく、大きな電力を扱う半導体素子の材料として期待が集まっています。 ', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'eojc3', 'term': '価電子制御', 'description': {'blocks': [{'key': 'fjj72', 'text': ' 素子として利用される半導体には、電荷を運ぶキャリアとして自由電子が使われるn型半導体と、正孔が使われるp型半導体の二種類があります。これらn型半導体とp型半導体を組み合わせることで、半導体素子としての機能（主にスイッチのオン・オフ）が発揮されます。そのためn型やp型の半導体を設計通りに作製することが求められますが、これを価電子制御と呼びます。一般的に、n型やp型の半導体を作製するには、純度の高い半導体結晶に不純物をわずかに添加（ドープ）することで行われます。 ', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'a3eu7', 'term': 'スピントロニクス', 'description': {'blocks': [{'key': 'd61a', 'text': ' 電子は「電荷」とともに自転の角運動量に相当する「スピン」を持っています。スピントロニクス (Spintronics)とは、「電荷」と「スピン」の両方を活用して、新しい機能をもつ物質や材料の設計、デバイス、エレクトロニクス、情報処理技術などに応用しようとする分野です。 ', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '6bg0n', 'term': '単極性', 'description': {'blocks': [{'key': '1m58h', 'text': ' シリコンやゲルマニウムのようなバンドギャップの小さい半導体はアクセプターやドナー不純物をドープすることによりｐ型やｎ型の半導体が容易に実現できます。しかし、バンドギャップが極端に大きい超ワイドバンドギャップ半導体では、ｐ型、ｎ型によって、大きく電子の化学ポテンシャルが変化するため、系のエネルギーがｐ型、もしくは、ｎ型で大きく上昇し、熱平衡状態から大きくずれるため、ルシャトリエの法則により、自己補償効果が生じて電子の化学ポテンシャルを元に戻そうとする熱力学的な補償効果（ｐ型［ｎ型］ドーパントの場合は、ｎ型［ｐ型］の不純物を結晶成長中に自らつくりだし、そのドーパントの電荷を自己補償する）が働きます。これを単極性と呼びます。 ', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '5vveq', 'term': 'ドープ', 'description': {'blocks': [{'key': '28n04', 'text': ' 半導体におけるドープとは、半導体にキャリア（電荷）を持たせるため、高度に精製された純度の高い半導体に、僅かな不純物を添加することを指します。不純物の種類によって、結晶内での振る舞い（キャリアの濃度、結晶内での拡散速度、n型かp型か）が異なるため、その選択は重要です。半導体作製の黎明期では実験室内でのトライアンドエラーでしたが、近年では計算機シミュレーションが発達したため、より多くの不純物種に対して調査することが可能となりました。 ', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'ftiva', 'term': '交換相関相互作用', 'description': {'blocks': [{'key': 'a4u0t', 'text': ' 量子力学の基本法則に基づいた電子間の多体的な相互作用を多電子系の波動関数で記述したとき、電子座標を交換し、入れ替えた場合に生じる相互作用を交換相関相互作用と呼びます。交換相互作用は、電子間の磁気的相互作用を表し、各電子の持つスピンを平行や反平行に整列させる源泉となります。スピンを平行に整列させる場合、これを強磁性的相互作用と呼び、スピンを反平行に整列させる場合、反強磁性的相互作用と言います。 ', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '4tp9o', 'term': 'スピン', 'description': {'blocks': [{'key': 'aifqo', 'text': ' 電子がもつ内部自由度のひとつです。スピンは古典的には電子の自転に相当する角運動量です。電子はスピンを持つことによって磁気モーメントを持ち、物質中でこの磁気モーメントが１つの向きに揃った状態が強磁性状態です。このとき磁気モーメントの合計が磁化となります。これが磁石の磁化や磁力の主な起源となっています。 ', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'anj10', 'term': '状態密度', 'description': {'blocks': [{'key': '9uvbo', 'text': ' 状態密度とは、あるエネルギーを持つ電子が存在することのできる数（状態数）です。本図では、横軸にエネルギー、縦軸に状態数を取っています。対象とする物質が最も安定な状態にあるとき、この物質に含まれる電子はフェルミ準位と呼ばれるエネルギーの値まで占有します。半導体や絶縁体では、フェルミ準位がバンドギャップの中に現れます。また電子の占有する状態を価電子帯、電子の占有しない空の状態を伝導電子帯と呼びます。不純物を添加することでキャリアが与えられると、フェルミ準位はその電子の変化量に合わせて移動します。本図では、不純物のためフェルミ準位はエネルギーの小さい方へ移動し、価電子帯の上端に正孔が現れていることが分かります。 ', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}]}

['es']

['真砂啓']

真砂啓

特任准教授（常勤）

基礎工学研究科

https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/ja/12504e42bb2ac4d1.html?k=%E7%9C%9F%E7%A0%82%E5%95%93