ダイヤモンド積層構造の拡張欠陥類と格子歪みの状態分析：高品質デバイスを目指し て

本年度は2層の積層構造として、001面を上面とする板状の高温高圧合成単結晶ダイヤモンド基板上に成長させたBドープホモエピタキシャル膜に含まれる成長欠陥や拡張欠陥の形態観察と、それら異常部の局所応力・歪の評価を主として行った。成長欠陥としてはドーム状成長丘を対象とした。断面透過電子顕微鏡観察によりこのドーム状成長丘内部は膜や基板と結晶方位が一致する単一ドメインから構成される一方、境界部にはマクロな双晶領域が存在し、そこを起点として高密度転位がドメイン内部に伸展していることが観察された。この成長丘部分をラマンマップで観察した結果、ピーク位置変位分布として、内部は単一ドメインであるにもかかわらず、異なる応力値を有する局所的領域が幾つかのエリアに分かれ複数あることが明らかになった。後者に相当するものとして、偏光顕微鏡像に現れる花弁様パタンの形態観察と局所歪の評価を行った。幾つかのパタンの中央部には粒状の析出物様構造物が光学顕微鏡で観察された。その部分のラマン散乱を行うと、ダイヤモンドのフォノンピークのみが観察された。種々の状況を勘案し、この粒は多結晶ダイヤモンドの可能性が高いと判断された。また、ひとつのパタンの中心部分付近の断面透過電子顕微鏡観察を行ったところ、多数の貫通転位が存在することが明らかとなり、そのおよそ27%が110等価方向のバーガースベクトルを有する刃状転位、53%が101等価あるいは010等価のバーガースベクトルを有する45度転位から構成されていることが分かった。さらに、パタン部の平面および断面ラマンマップ測定を行った。後者については、析出物付近と思われる部分を起点とした、周囲よりも最大0.2cm-1程度にピーク位置が高シフトした漏斗状の領域が存在することが明らかとなった。これは、上記の転位束が全体として圧縮応力傾向の、漏斗状の歪領域を誘起している事を示す。

本年度は2層の積層構造として、001面を上面とする板状の高温高圧合成単結晶ダイヤモンド基板上に成長させたBドープホモエピタキシャル膜に含まれる成長欠陥や拡張欠陥の形態観察と、それら異常部の局所応力・歪の評価を主として行った。成長欠陥としてはドーム状成長丘を対象とした。断面透過電子顕微鏡観察によりこのドーム状成長丘内部は膜や基板と結晶方位が一致する単一ドメインから構成される一方、境界部にはマクロな双晶領域が存在し、そこを起点として高密度転位がドメイン内部に伸展していることが観察された。この成長丘部分をラマンマップで観察した結果、ピーク位置変位分布として、内部は単一ドメインであるにもかかわらず、異なる応力値を有する局所的領域が幾つかのエリアに分かれ複数あることが明らかになった。後者に相当するものとして、偏光顕微鏡像に現れる花弁様パタンの形態観察と局所歪の評価を行った。幾つかのパタンの中央部には粒状の析出物様構造物が光学顕微鏡で観察された。その部分のラマン散乱を行うと、ダイヤモンドのフォノンピークのみが観察された。種々の状況を勘案し、この粒は多結晶ダイヤモンドの可能性が高いと判断された。また、ひとつのパタンの中心部分付近の断面透過電子顕微鏡観察を行ったところ、多数の貫通転位が存在することが明らかとなり、そのおよそ27%が110等価方向のバーガースベクトルを有する刃状転位、53%が101等価あるいは010等価のバーガースベクトルを有する45度転位から構成されていることが分かった。さらに、パタン部の平面および断面ラマンマップ測定を行った。後者については、析出物付近と思われる部分を起点とした、周囲よりも最大0.2cm-1程度にピーク位置が高シフトした漏斗状の領域が存在することが明らかとなった。これは、上記の転位束が全体として圧縮応力傾向の、漏斗状の歪領域を誘起している事を示す。