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触媒効果による層状化合物原子膜の低温単結晶成長実現

利用催化效应实现层状化合物原子膜的低温单晶生长

基本信息

批准号：
21K04826
负责人：
上野啓司
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Saitama 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

(1) これまでの研究から、二硫化タングステン（WS2）薄膜の原子層堆積法（ALD）成長において、銅薄膜が効果的な触媒効果を示すことが示唆されていた。令和4年度はラマン分光、X線光電子分光、原子間力顕微鏡の各手法を用い、銅薄膜上と銅薄膜から離れたSiO2/Si基板上でのWS2薄膜の成膜状況を、成長温度を変えつつ比較検討した。その結果、基板温度400℃及び380℃においては、銅薄膜上にのみ結晶性のWS2薄膜が成長することが示され、銅薄膜の触媒効果が確認された。更に基板温度を下げた場合についての実験を進めている。(2) 銅薄膜が高い触媒効果を示すことを利用して、微小なギャップを挟んだ2つの銅薄膜の間隙に、結晶性のWS2薄膜を選択的にALD成長することを試みた。まず基板上に約1μmの間隙を持つ銅薄膜２つを光リソグラフィー法により形成し、続いて370℃でWS2薄膜のALD成長を行い、さらに硫黄雰囲気下で試料を650℃でアニールした。その結果、銅薄膜上と銅薄膜の1μmのギャップ間にのみ、結晶性のWS2薄膜が選択的に成長し、銅薄膜の無いSiO2/Si基板上には結晶性WS2薄膜が成長していないことが、ラマン分光法により確認された。(3) 低温ALD成長したWS2膜を硫黄雰囲気下でアニールした試料がp型のFET動作を示すことがこれまでに判明していたが、このp型動作は、WS2膜内に取り込まれたW前駆体由来の窒素がp型ドーパントとして働き、アクセプター準位が形成されたためであると、密度汎関数法による理論計算から導かれた。

(1)This study shows the effect of catalyst on atomic layer deposition (ALD) growth of disulfide (WS2) thin films. In order to compare the film formation status and growth temperature of WS2 thin films on copper thin films, copper thin films on SiO2/Si substrates, and various methods of X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, etc. The results show that the growth of crystalline WS2 thin films on copper thin films at substrate temperatures of 400℃ and 380℃ is confirmed. In addition, the substrate temperature is lower, and the temperature is lower. (2)Copper thin films are highly effective catalysts for the growth of thin films, such as those grown by ALD, which are characterized by the presence of small particles in the gaps between copper thin films and crystalline WS2 thin films. A copper thin film was deposited on the substrate with a gap of about 1μm. The film was formed by ALD at 370 ° C. The sample was deposited under sulfur atmosphere at 650 ° C. As a result, the growth of crystalline WS2 thin films on copper thin films and SiO2/Si substrates was confirmed by spectroscopic methods. (3)Low temperature ALD growth of WS2 film under the test of p-type FET action, such as sulfur, WS2 film, such as the origin of the p-type FET, such as sulfur, density, etc.