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大気圧ラジカル支援ミストCVDによる酸窒化亜鉛薄膜の合成とラジカル反応機序の解明

常压自由基辅助雾气CVD合成氮氧化锌薄膜并阐明自由基反应机理

基本信息

批准号：
21K03526
负责人：
竹田圭吾
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Meijo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、大気圧ラジカル源をミスト化学気相堆積（CVD）に組み合わせ、金属酸化物系薄膜の更なる低温プロセスの実現、更には高機能化薄膜の合成技術の構築を目的としている。これまでに、放電ガスとして窒素・水素混合ガスを用いたAC励起大気圧プラズマ装置をベースとしたラジカル供給装置を構築し、NHラジカルの供給量制御の可能性を見出すとともに、本装置を用いたラジカル支援ミストCVD装置の構築に成功している。またミストCVDで合成した酸化亜鉛（ZnO）膜に対し、上記のラジカル源で生成された活性種を照射することでZnO膜の膜厚減少が確認されている。以上のことを踏まえ、R4年度はミストCVDによるZnO合成時におけるラジカル支援の効果検証を更に行うとともに、その最適化を行った。まず、ラジカル源と成膜基板との距離依存性として、照射距離を10mmから15mm、20mmと変化させて成膜実験を行った結果、10mmの条件下ではある一定以上の温度でエッチング作用の増大により薄膜堆積が生じない部分が確認されたものの、照射距離を増加することでエッチング反応を抑制し、均一な薄膜の合成に成功した。これは照射距離を離したことで供給されるラジカルの種類が変化したためと考えられる。次に、照射距離20mmの下でラジカル支援の効果を検証した結果、窒素水素混合ガスを用いたラジカル源による支援を行うことで、同時間の成膜においてラジカル支援無しの約3倍、窒素ガス単体によるラジカル源の約1.5倍の膜厚が得られ、窒素水素混合ガスを用いたラジカル源による成長支援効果が高いことが確認された。また、ラジカル支援無しで成膜した薄膜と比べ、窒素ガスを用いたラジカル源による支援では欠陥割合が増加するものの、窒素水素混合ガスによる支援では欠陥割合が減少する結果が得られ、供給するラジカル種により欠陥量の制御が可能であることが示唆された。

In this study, large-scale chemical phase reactor (CVD) systems, metal acidified thin films, high-temperature mechanical thin films, high-performance thin films, chemical phase reactors (chemical phase reactors, metal acidified thin films, and high-performance thin films have been developed in this study. The device is used to stimulate the device to supply to the device. The NH device is used to control the supply capacity of the device. This device is used to support the CVD device. Synthesize acidified CVD (acidified ZnO) film and generate active ZnO film with low film thickness. The above information system, R4 annual CVD system and ZnO synthesis system will support you to improve the performance of the system and optimize the operation. The results show that the film-forming substrate is dependent on the distance, the radiation distance is 10mm, the 15mm is 15mm, the 20mm is the film-forming substrate, the temperature is above the temperature under the 10mm condition, the temperature is above the temperature, the temperature is high, the temperature is high, and the film is active. The homogeneous thin film was successfully synthesized. The exposure distance is very high, and it is available to the general information system. After exposure to 20mm, the results of the test results, the use of asphyxiant and water mixtures, the source of asphyxiant and water, the source of asphyxiant, the thickness of the film and the thickness of the film are about 3 times and 1.5 times the thickness of the film, respectively. Asphyxiated water mixtures are used to support the growth of asphyxiant water mixtures. The system supports the production of thin films, the use of the device, the source of the device, and the mixture of water and asphyxiator. the results show that the results are good, and the results show that the system may not be effective.