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液体窒素中でのレーザーアブレーションを用いた窒化による炭化ケイ素表面の不働態化

在液氮中使用激光烧蚀氮化来钝化碳化硅表面

基本信息

批准号：
17J01094
负责人：
嶋林正晴
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17J01094/
关键词：
SiC レーザーアブレーション

项目摘要

平成30年度では前年度に引き続き，液体窒素中でのレーザーアブレーションを用いた窒化物半導体生成プロセスを試みるとともに，その窒化のメカニズムを明らかにすることを目的とした。前年度までの研究では，液体窒素中でのレーザーアブレーションを用いた窒化処理により以下の効果が発現した。1）照射痕周囲の領域(照射中心から1mm-3mm)において、表面形態を損ねずに窒化層を形成できること。2）200nm以下の深さ領域において概ね均一な含有割合を有する窒化層が形成されること。それに加えて，サンプル表面の温度分布の時間変化を熱拡散方程式の数値解析によって求めた結果より，照射中心の高温場からの熱伝導によるSiC表面が加熱・急冷によって、SiCが相変化を起こすことで液相由来の窒素原子がSiC中に拡散することで窒化層を形成したことが示唆された。このことを踏まえて，平成30年度では以下の実験を行った。1)レーザーのフルエンスの調整によって照射痕の形成を抑制する。2)前年度とは異なる評価方法を用いて窒化膜形成プロセスを明らかにする。SiC表面に照射されるレーザーのフルエンスを調整した結果，当初期待していた照射痕の形成を回避して窒化層を形成することはできなかった。しかし，0.51-2.6J/cm2の範囲で適切な調整を行うことで照射痕の形成を回避できる可能性があるため，今後の研究を要する。一方で，窒素の数密度の深さ方向分布は単純なSiC固体内部への窒素の拡散では説明ができず，アブレーションによって形成された高温・高圧場によってSiCが相変化を起こすことで，液体窒素由来の窒素原子がSiCの液相への拡散あるいは対流によってサンプル内部に輸送されることを明らかにした。

In 2010, the company introduced a new type of semiconductor in the liquid phase, and the new type of semiconductor was produced in the liquid phase. In the previous year's study, the following results were found in the liquid phase by chemical treatment. 1) Irradiation mark circumference area (irradiation center 1mm-3mm), surface morphology, damage, formation of chemical layer. 2) In the deep region below 200nm, the uniform layer containing cleavage is formed. In addition, the temperature distribution of SiC surface changes with time, and the thermal dispersion equation is analyzed numerically. The results show that the SiC surface changes from heating to quenching due to the thermal conduction of the high temperature field in the irradiation center, and the SiC phase changes from liquid phase atoms to SiC phase dispersion. This is the first time that I've been in the business. 1) The adjustment of the radiation pattern and the suppression of the formation of radiation marks. 2)In the past year, different evaluation methods have been used to form a film. The surface of SiC is irradiated with light, and the surface of SiC is irradiated with light. The range of 0.51-2.6J/cm2 is adjusted appropriately, and the possibility of avoiding the formation of irradiation marks is discussed. Future research is needed. On the other hand, the distribution of the number density of the element in the depth direction is different from the dispersion of the element in the solid state of pure SiC. This indicates that the phase transformation of SiC is initiated by the formation of high temperature and high pressure fields. The origin of the liquid element is the dispersion of the element in the liquid state of SiC.