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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。

This study では, big 気圧ラジカル source をミスト chemical 気 phase accumulation (CVD) に group み close わ acidification system せ, metal film の more なる cryogenic プロセスの be now, more には synthetic technology of high functional thin film のの build を purpose としている. これまでに, discharge ガスとして smothering plain water, plain hybrid ガスを with いた AC excitation on big 気圧プラズマ device をベースとしたラジカル supply device を build し, NH ラジカルの supply possibility royal のを see make a すとともに, this device をいたラジカル support ミスト CVD device built のに success している. またミスト CVD で synthetic した acidification 亜 lead (ZnO) membrane にし seaborne, written のラジカル source で generated された activity of を irradiation することで ZnO film の film thickness to reduce が confirm されている. Above のことを tread まえ, R4 annual はミスト CVD による when ZnO synthesis におけるラジカル support の unseen fruit 検 line card を more にうとともに, その line optimization をった. まず, ラジカル source と film-forming substrate との distance dependence として and を irradiation 10 mm から 15 mm and 20 mm と variations change させて film-forming be 験を line った results, under the condition of 10 mm のではある above a certain temperature でのエッチング role の raised large により membrane accumulation が raw じない part が confirm されたものの and を irradiation The addition of するにとでエッチグググ anti-応を inhibition に and uniform な film <s:1> synthesis に was successful たた. <s:1> れれ irradiation distance を from <s:1> たとでとで supply されるラジカとで species が variation たためと study えられる. Time に and 20 mm irradiation under のでラジカル support の unseen fruit を検 card した results and smothering plain water, mixed ガスを with いたラジカル source による support line をうことで, at the same time の film-forming においてラジカル support without しの about 3 times, smothering ガス単 body によるラジカル source のの film thickness is about 1.5 times が must られ and smothering plain water, mixed ガスを Use the たラジカたラジカ source による to grow support effect が high <s:1> とがとが to confirm された. また, ラジカル support without しで film-forming した film と than べ, smothering ガスを with いたラジカル source による support では cut us owe 陥が raised plus するものの and smothering plain water, mixed ガスによる support では cut us owe 陥が reduce する results らがれ, supply するラジカル kind により amount owed 陥の suppression が may であることが in stopping された.