高不純物濃度SOI基板のゼーベック係数

摘要

シリコンナノ構造の熱電特性について調べている．リンをドープしたn型の極薄SOI（silicon-on-insulator）基板のゼーベック係数を測定した結果，SOI膜厚6nm以上の試料ではゼーベック係数がバルクシリコンのそれとはば等しい値を持つことがわかった．また，3.5×10~(19)cm~(-3)以上の高濃度領域においてゼーベック係数の増加が見られ，5×10~(19)cm~(-3)にピークを持つことを見出した．不純物ドーピングに伴う不純物バンドの形成，イオン化エネルギーの低下，伝導帯のバンドティリングを考慮して状態密度を計算したところ，フェルミエネルギー近傍での状態密度の傾きが，高濃度領域でピークを持つことがわかった．この結果は，高濃度ドープによりシリコンが金属的になり，ゼーベック係数が状態密度分布に強く支配されることを示す．