第1章 パワー半導体の界面現象と制御技術

第1節 SiCパワー半導体の界面現象と制御

• 1. はじめに
• 2. 高効率パワーデバイスのためのワイドギャップ半導体材料
• 3. SiC MOSFET形成技術に残された課題: SiCのMOS界面現象の制御と特性向上
  • 3.1 一般論としてのゲート絶縁膜と半導体の界面の制御とその評価手法の特徴
  • 3.2 SiC上の熱酸化によるゲート絶縁膜形成プロセスの材料学的理解と課題
  • 3.3 SiCの窒化反応を始めとする各種の界面欠陥抑制技術の課題
• 4. まとめ

第2節 GaN半導体デバイスのMIS界面評価と制御

• 1. はじめに
• 2. GaN系MISデバイスのゲート絶縁膜
• 3. ワイドギャップ半導体のMIS界面評価
• 4. ヘテロ構造MIS界面の評価
• 5. GaN系半導体のMIS界面向上プロセス
• 6. 課題と展望

第3節 ダイヤモンド絶縁膜の界面欠陥の原子イメージング

第2章 半導体界面の制御と半導体異種集積・接合技術

第1節 金属/半導体界面の現象と電子物性制御

• 1. はじめに
• 2. 金属/半導体界面の電子物性
  • 2.1 金属/半導体界面のエネルギーバンド構造
  • 2.2 金属/半導体界面におけるコンタクト抵抗率
• 3. 金属シリサイド/シリコン接合形成プロセス
• 4. 金属/半導体接合の界面構造および電気伝導特性制御
  • 4.1 NiSi/Si界面の熱的安定化とコンタクト抵抗低減
  • 4.2 エピタキシャル金属ジャーマナイド/Ge接合によるFLP解消とSBH低減
• 5. まとめ

第2節 酸化物界面構造の機能と制御

• 1. 研究の背景
• 2. 界面で起こっている現象
• 3. 界面形成と計測方法
• 4. 酸化物界面構造の原子レベル制御
• 5. 原子レベル制御した界面電子機能の創出
• 6. まとめ

第3節 半導体ウェハ接合技術の太陽電池応用

• 1. はじめに
• 2. 背景
  • 2.1 半導体ヘテロ構造
  • 2.2 ヘテロエピタキシャル成長と結晶欠陥
• 3. 半導体ウェハ接合技術
  • 3.1 ウェハ接合とは
  • 3.2 半導体ウェハ接合の熱力学
• 4. ウェハ接合による太陽電池
  • 4.1 III-V化合物半導体太陽電池
    • 4.1.1 ウェハ接合によるサブセルの接続
    • 4.1.2 上下逆方向成長とウェハ接合の活用
  • 4.2 III-V/Si多接合太陽電池
  • 4.3 III-V/CIGS多接合太陽電池
  • 4.4 有機太陽電池
• 5. 太陽電池用途のウェハ接合技術
  • 5.1 メカニカルスタッキング
  • 5.2 直接半導体ウェハ接合
  • 5.3 金属を介したウェハ接合
  • 5.4 透明導電材料を介したウェハ接合
  • 5.5 機能性ウェハ接合
    • 5.5.1 発電材料を介したウェハ接合
    • 5.5.2 波長変換材料を介したウェハ接合
• 6. その他のウェハ接合の太陽電池応用
  • 6.1 軽量・フレキシブル太陽電池
  • 6.2 金属背面構造の薄膜太陽電池
  • 6.3 ウェハ再利用技術
• 7. まとめ

第4節 Si太陽電池の高性能化に向けたヘテロ界面制御

• 1. はじめに
• 2. 太陽電池の高性能化のキーテクノロジー
  • 2.1 キャリアの光生成と再結合
  • 2.2 表面パッシベーション
• 3. ヘテロ接合型シリコン太陽電池における界面制御技術
  • 3.1 高品質アモルファスシリコン薄膜の水素脱離抑制
  • 3.2 真性アモルファスシリコン薄膜の積層化
  • 3.3 透明導電膜/アモルファスシリコン界面の高性能化
• 4. むすび

第5節 有機半導体の界面における光アップコンバージョン

• 1. はじめに
• 2. 用いた材料系の特徴とサンプル作製
• 3. アップコンバージョン発光の効率の算出
• 4. 有機半導体界面でのアップコンバージョン発光
• 5. アップコンバージョン発光のメカニズム
• 6. 有機半導体界面近傍での三重項励起状態の拡散挙動
• 7. おわりに

第6節 化合物半導体ナノワイヤ異種集積技術

• 1. はじめに
• 2. 半導体異種集積技術の重要性
  • 2.1 次世代フォトニクス分野
  • 2.2 次世代エレクトロニクス分野
• 3. Si基板上のIII-V族化合物半導体ヘテロエピタキシャル成長技術
  • 3.1 バッファ層成長技術
  • 3.2 マイクロチャネルエピタキシー
  • 3.3 原子層ステップ基板
• 4. Si基板上のIII-V族化合物半導体ナノ構造の異種集積技術
  • 4.1 選択成長法による化合物半導体ナノ構造成長
  • 4.2 Aspect-Ratio Trapping (ART) 法
  • 4.3 Template-Assisted Selective-area Epitaxy (TASE) 法
• 5. Si基板上のIII-Vナノワイヤ異種集積技術
  • 5.1 選択成長法による化合物半導体ナノワイヤ集積
  • 5.2 選択成長法によるSi上の化合物半導体ナノワイヤ異種集積技術

第7節 ハロゲン架橋金属錯体の一次元ヘテロ接合

• 1. はじめに
• 2. ハロゲン架橋金属錯体 (MX錯体) の概要
• 3. MX錯体ヘテロ結晶の作製
• 4. 一次元ヘテロ接合の原子分解能観察
• 5. まとめと展望

第8節 異種材料接合による弾性波デバイスの高性能化

• 1. はじめに
• 2. 弾性波デバイスの動作原理と要求される特性
  • 2.1 弾性表面波デバイス
  • 2.2 バルク弾性波デバイス
  • 2.3 弾性波フィルタ
  • 2.4 弾性波デバイスに要求される特性と高性能化へのアプローチ
• 3. 異種材料接合技術の弾性波デバイスへの適用例
  • 3.1 SAWデバイス
  • 3.2 板波デバイス
  • 3.3 BAWデバイス
• 4. 水晶支持基板との異種材料接合によるSAWデバイスの高性能化
  • 4.1 LSAWの伝搬・共振特性
    • 4.1.1 解析解
    • 4.1.2 有限要素法による解析
    • 4.1.3 実験
  • 4.2 LLSAWの伝搬・共振特性
    • 4.2.1 解析解
    • 4.2.2 有限要素法による解析
    • 4.2.3 実験
• 5. おわりに

第9節 半導体異種材料接合技術:CFB (クリスタル・フィルム・ボンディング)

• 1. はじめに
• 2. 半導体デバイスの付加価値を向上するCFBソリューションの特長
  • 2.1 プリンター事業で培われたCFB技術
  • 2.2 CFBソリューションのビジネスモデル
  • 2.3 CFBソリューションのバリエーション
• 3. 応用事例1:フルカラーマイクロLEDディスプレイ
  • 3.1 用途市場のニーズと課題
  • 3.2 フルカラーマイクロLEDディスプレイの実証
• 4. 応用事例2:MEMS超音波センサー
  • 4.1 市場ニーズと課題 (超音波センサー)
  • 4.2 共創パートナーの特長 (I-PEX Piezo Solutions株式会社のKRYSTAL ® Wafer)
  • 4.3 共創成果 (超音波センサーの性能向上の実証)
• 5. 応用事例3:縦型GaNパワーデバイスの社会実装に向けた新技術
  • 5.1 市場ニーズと課題 (次世代パワーデバイス)
  • 5.2 共創パートナーの特長 (信越化学工業株式会社のGaN on QST基板)
  • 5.3 共創成果 (縦型GaNパワーデバイスに向けた新技術)
• 6. あとがき

第3章 強磁性体・強磁性半導体の界面現象と制御技術

第1節 強磁性金属/酸化物の界面現象と制御

• 1. はじめに
• 2. 強磁性トンネル接合の界面物性
  • 2.1 界面の原子レベルの乱れとTMR
  • 2.2 界面のスピンの揺らぎの影響
  • 2.3 コヒーレントトンネル効果における原子ステップの効果
• 3. 強磁性金属/酸化物界面の評価・解析
• 4. 課題と展望

第2節 非磁性/強磁性半導体の二層ヘテロ接合の電子伝導現象とその制御

• 1. はじめに
• 2. 強磁性半導体:磁性不純物を添加する半導体の研究
  • 2.1 強磁性半導体研究の概要
  • 2.2 FeドープIII-V族狭ギャップ強磁性半導体の開発
• 3. 近接効果を利用した強磁性半導体の実現
  • 3.1 強磁性半導体/非磁性半導体界面における新しい近接磁気抵抗効果
  • 3.2 強磁性半導体/非磁性半導体界面における磁気近接効果の物理機構
  • 3.3 磁気近接効果による非磁性半導体InAsのスピン分裂した電子状態の観測
• 4. おわりに

第3節 スピントロニクス材料と半導体の超高品質接合

• 1. はじめに
• 2. 半導体スピントロニクスデバイス
• 3. 強磁性ホイスラー合金と半導体ゲルマニウムの超高品質界面の作製
• 4. ゲルマニウムスピントロニクスデバイスの室温動作
• 5. まとめ

第4節 界面マルチフェロイク材料

• 1. はじめに
• 2. 電気-磁気結合とその物理起源
  • 2.1 電気-磁気結合定数
  • 2.2 電気-磁気結合の起源
    • 2.2.1 電荷蓄積効果
    • 2.2.2 磁気弾性効果
    • 2.2.3 交換結合効果
    • 2.2.4 イオン伝導効果
• 3. 電気-磁気結合の特徴
  • 3.1 応答速度
  • 3.2 消費電力
• 4. 界面マルチフェロイク材料の例
  • 4.1 電荷蓄積効果
  • 4.2 磁気弾性効果
  • 4.3 交換結合効果
  • 4.4 イオン伝導効果
• 5. 将来展望

第5節 トポロジカル材料の表面・界面の物理

• 1. はじめに
• 2. トポロジカル絶縁体
  • 2.1 トポロジカル絶縁体とは
  • 2.2 2次元トポロジカル絶縁体とヘリカルエッジ状態
  • 2.3 3次元トポロジカル絶縁体とヘリカル表面状態
  • 2.4. ヘリカルエッジ状態・表面状態の性質とクラマース縮退
  • 2.5 磁性によるトポロジカル表面状態への影響
• 3. トポロジカル結晶絶縁体
• 4. まとめ

第4章 低温・常温・大気中直接接合技術

第1節 低温・常温接合技術の技術動向と高熱伝導率材料の異種材料集積

• 1. はじめに
• 2. さまざまな接合技術
• 3. 表面活性化接合技術
  • 3.1 半導体の直接接合
  • 3.2 金属薄膜の直接接合
• 4. 高熱伝導率材料の集積化による高放熱構造
• 5. まとめ

第2節 高耐熱性ダイヤモンド/異種材料接合の素子応用—ダイヤモンド上低熱抵抗GaNトランジスタ

• 1. はじめに
• 2. 高耐熱性ダイヤモンド/異種材料接合
  • 2.1 Si/ダイヤモンド接合
  • 2.2 GaN薄層/ダイヤモンド接合
• 3. GaN-on-diamond HEMT
  • 3.1 窒化物半導体/ダイヤモンド接合及びGaN-on-diamond HEMTの作製
  • 3.2 GaN-on-diamond HEMTの素子特性-自己発熱の抑制
  • 3.3 ダイヤモンド上GaN HEMTの素子特性-電気特性
• 4. まとめ・将来展望

第3節 酸化ガリウム/ダイヤモンドおよび酸化ガリウム/炭素ケイ素の接合技術

• 1. 概要
• 2. 序論
• 3. Ga2O3/ダイヤモンドの接合
• 4. Ga2O3/SiC基板の直接接合
• 5. まとめと今後の展望

第4節 常温接合によるレーザーの作製とその応用

• 1. はじめに
• 2. 常温接合プロセス
• 3. 複合構造レーザーの作製
  • 3.1. 異種材料複合構造レーザー
  • 3.2. マイクロチップ複合構造レーザー
• 4. 波長変換デバイスの作製
  • 4.1. ウォークオフ補償デバイス
  • 4.2. 擬似位相整合デバイス
• 5. まとめと今後の展望

第5章 2次元原子層物質の積層・集積と界面現象および制御技術

第1節 2次元原子層物質の積層と物性制御

• 1. はじめに
• 2. 2層ヤヌスTMDの積層配向による電子物性制御
• 3. 2層TMD系における電界効果キャリア蓄積
• 4. まとめ

第2節 グラフェン/hBN構造の作製と物性制御

• 1. はじめに
• 2. 積層構造作製技術
• 3. 素子作製プロセス
• 4. グラフェン/hBNモアレ超格子の量子輸送
• 5. まとめ

第3節 2次元半導体応用のための界面・表面制御

• 1. 2次元半導体の集積回路実装における期待と課題
• 2. 表面電荷移送ドーピングによる2次元半導体のキャリア制御
• 3. ノンドープWSe2 FETの基本特性
• 4. 分子吸着によるWSe2の電子ドーピング
• 5. 表面酸化によるWSe2のホールドーピング
• 6. まとめ

第4節 酸化物ナノシートの階層的集積による機能性ナノ構造材料の創製

• 1. はじめに
• 2. ソフト化学プロセスによる酸化物ナノシートの合成
• 3. 酸化物ナノシートの階層的集積と機能
  • 3.1 静電的自己組織化
  • 3.2 ラングミュア・ブロジェット法
  • 3.3 スピンコート法
• 4. おわりに

第6章 全固体電池の界面現象と制御技術

第1節 全固体リチウム電池における界面抵抗の解明と低減

• 1. 全固体電池における界面抵抗の低減の重要性
• 2. 清浄な界面を有する薄膜型電池を活用した界面の定量的な研究
• 3. 固体電解質-正極間の界面抵抗の起源を定量的に理解する
• 4. Li3PO4酸化物固体電解質-正極間における抵抗起源の定量的な研究
• 5. 硫化物固体電解質-正極間の界面抵抗の起源解明に向けて
• 6. Li3PS4固体電解質をLiCoO2正極上に堆積した場合の電池動作
• 7. Li3PO4緩衝層の導入による電池動作の改善
• 8. 界面抵抗の定量的な研究を通して今後の展望

第2節 リチウム固体電解質界面における電気二重層効果の制御

• 1. はじめに
• 2. 電界効果トランジスタを用いたホール測定に基づくリチウム固体電解質/ダイヤモンド界面の電気二重層効果の調査
• 3. リチウム固体電解質/ダイヤモンド界面への中間層挿入による充放電応答速度の制御
• 4. 終わりに