【要点】
○半導体材料中の20nmスケールの領域に流れる電子を200フェムト秒間隔で測定
○電子が半導体中を秒速約8万mで動きまわる様子の動画撮影に成功
○半導体の新しいナノ構造の開拓や未来の新材料開発に貢献
【概要】
東京工業大学大学院理工学研究科の福本恵紀産学官連携研究員,恩田健流動研究員,腰原伸也教授らは,半導体中を秒速8 万m で流れる電子を直接観察し,動画撮影することに成功した.新規レーザーパルス光源と光電子顕微鏡を組み合わせ,電子を20 ナノメートル(nm,1nm は10 億分の1m)および200 フェムト秒(fs,1fsは1000 兆分の1 秒)スケールで可視化できる超高速ストロボ顕微鏡を開発して実現した.
パソコン,携帯電話や太陽電池などに幅広く利用され,必要不可欠となっている半導体材料だが,その動作性能を左右するキャリア(電子)の動きを可視化する手法はなかった.
半導体素子のナノサイズ化が進む中,それにより生じる量子サイズ効果を利用した素子開発(トランジスタ,太陽電池,LED,量子コンピュータ)が注目されている.その電気伝導特性を視覚的に評価できる装置は, 今後の半導体素子開発に大きな影響を与えると期待される.
研究成果は7 日に米国の科学誌「アプライド フィジックス レターズ(Applied Physics Letters)」オンライン速報版で公開された.
【論文情報】
Direct imaging of electron recombination and transport on a semiconductor surface by femtosecond time-resolved photoemission electron microscopy, Keiki Fukumoto, Yuki Yamada, Ken Onda and Shin-ya Koshihara, Appl. Phys. Lett. 104, 053117 (2014)
DOI: 10.1063/1.4864279