原子層薄膜CaF_2/Siヘテロ界面の価電子帯パンド不連続評価

摘要

シリコン(Si)/弗化カルシゥム(CaF2)へテロ構造は結晶構造が類似で格子定数が近い ことにカロえ，化学結合の様態が異なる(Si:共有 結合，CaF2:イオン結合)ことに起因して，Siと CaF2はお互いに強い相分離傾向を有すること から，構成元素の相互拡散を抑制し，原子レべ ルで急峻なヘテロ界面により構成される共鳴 トンネル構造や量子井戸構造の形成に有利な物性的特徴を有する.これまでの研究で，Si とCaF2のへテロ界面における伝導帯バンド不 連続Δecはバルタで2.3 eV,数原子層厚ではト ンネル電流からから見積もったΔecが1.0-1.5eV相当に低減することを報告した[1].一方， 価電子帯バンド不連続A£「については，各材料 の電子親和力と禁制帯幅から見積もられるバ ノレクのΔEΔEは8.7eVだ力ゝ数原子層厚のCaF2と Siの界面のΔevに関する報告例はなかった.そ こで今回，Si/CaF2ヘテロ構造によるp型量子効 果素子応用へ向けて基本的に重要な，数原子層 厚のCaF2とSi界面のΔEKを，単一障壁トンネル ダイオード構造の電流電圧特性から評価したので報告する.