［招待講演］フリーキャリア密度に依存したGeのバンドギャップとフォノン周波数－半導体のバンドは本当に『リジッド』なのか？

摘要

従来のデバイス物理では、電界効果トランジスタにおいて半導体のバンドギャップやフォノン分散関係はフリーキャリア密度に依存せず、材料に固有の物理定数とみなされてきた。一方で、半導体中の不純物を高濃度化することによって、バンドギャップの狭化やフォノンのソフト化といった現象が起きることは古くから知られている。これらの現象は不純物原子自体の効果だけでは説明できず、不純物ドーピングによって生じるフリーキャリアが何らかの影響を及ぼしていると理論的には考えられてきた。しかし、実験的には不純物原子自体の効果とフリーキャリアの効果を区分けすることは困難であった。本報告では、Ge-on-Insulatorを用いてフリーキャリアによるバンドギャップやフォノン周波数の変調を実験的に観測した結果を示し、さらに、その結果が化学結合論に基づいてモデルで解釈可能であることを提示する。