リフトオフによる半導体ダイヤモンド単結晶薄膜の作成と物性評価

半导体金刚石单晶薄膜的剥离制备及物理性能评价

基本信息

批准号：
12750281
负责人：
八田章光
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kochi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

マイクロ波プラズマCVD装置(既設)を用いて、メタン水素混合ガスを原料とし、高温高圧合成ダイヤモンドIb型の基板上に気相ホモエピタキシャル成長を行なった。イオン注入深さは水素などの高速軽イオンで最大4〜5μm程度であり、これより厚いホモエピタキシャル成長層を作製する必要がある。しかも高品質なダイヤモンドを成膜するため、メタンの濃度を0.5%に低下させることにより成長速度を約0.5μm/hまで低下させ、約10時間の成長を行った。高速イオン源(既設5MeVイオン散乱分光装置)を使用し、シミュレーションに基づいてヘリウムの高速イオンを注入した。数μm程度の深い位置に欠陥層が形成されたことを確認するため、走査型電子顕微鏡を用いて電子線で励起して、カソードルミネッセンス分光法(大阪大学に既設の設備を借用)などにより深さ方向の欠陥分布を測定した。イオン注入後のダイヤモンドは窒素と欠陥の複合センターによる発光が著しいことが明らかになり、成膜中の窒素低減が課題であることがわかった。メタンを0.025%以下の超低濃度に希釈すると、成長速度は激減するが、不純物も低減されるという結果が報告されていることから、低濃度で高速成長を得るための新しい合成法として、直流とマイクロ波を複合して供給する新しいCVD方法を用いてエピタキシャル成長に取り組んだが、これまでのところ高品質なエピタキシャル成長が得られていない。成長条件のうち、圧力を数10kPaに上げることが必要と考えている。リフトオフについては、十分な結晶性や膜厚の試料が準備できなかったことと、水素イオン源の電流が十分でなかったため実現できなかった。

使用微波等离子体CVD设备（现有），使用甲烷氢混合气作为原料，在高温高压合成钻石IB型基板上进行了气相同伴生长。对于高速光离子（例如氢），离子植入深度最大为4-5μm，有必要制造比这更厚的同型生长层。此外，为了形成高质量的钻石，将甲烷浓度降低至0.5％，从而将生长速率降低至约0.5μm/h，并进行生长约10小时。基于模拟的高速离子源（现有的5MEV离子散射光谱装置）用于植入高速氦离子。为了确认缺陷层以大约几次μM的深度形成，使用扫描电子显微镜（使用阴极发光光谱法）（在大阪大学安装的使用设备），使用扫描电子显微镜测量了深度中的缺陷分布。据透露，离子植入后的钻石具有从氮和缺陷组合中心的显着发射，并且问题是在膜形成过程中减少氮。据报道，将甲烷稀释至小于0.025％的超低浓度可大大降低生长速率，但也降低了杂质。因此，作为一种新的合成方法，用于在低浓度下获得高速生长，我们使用新的CVD方法将DC和微波炉结合起来，但尚未实现高质量的外延生长。在生长条件下，人们认为有必要将压力升至几十KPA。由于无法制备具有足够结晶度或厚度的样品，并且由于氢离子源的电流不足，因此不可能取出。