Science of Inch-Diameter Diamond Heteroepitaxial Growth on Lattice-Mismatched Substrate

晶格失配基底上英寸直径金刚石异质外延生长科学

基本信息

批准号：
22H01974
负责人：
嘉数誠
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Saga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

①「結晶格子の異なる基板上にバッファ層とダイヤ層がエピ成長する機構」堆積後のIrバッファ層表面は、原子レベルで平坦な表面であったが、バイアス促進核形成（BEN）処理後は、畝構造になり、溝の下部からダイヤ三次元島が成長し、島が合体し、層成長に移っていく過程をAFMで観察し、成長機構を提案した。②「ダイヤヘテロエピ成長層中の転位、欠陥の発生と伝搬機構」転位をX線回折やTEM観察で調べ、転位は刃状型であり、転位密度は1.4x107cm-2でありヘテロエピタキシャルダイヤモンドでは世界最高品質を確認した。③-1「ダイヤヘテロエピ膜とバッファ層の残留応力、結晶の反り、クラック抑制の機構の解明」様々な成長時間のダイヤ核が成長した構造で、ダイヤの核生成・合体、層成長の過程をX線回折、AFMで観察し、MgO基板上と比較を行った。サファイア基板上の方が、成長早期にひずみが緩和されることがわかった。ダイヤモンドの残留ひずみの発生は、基板材料とダイヤモンドの熱膨張率差で説明できることを明らかにした。③-2「オフ基板によるダイヤの応力緩和とクラック抑制の機構」傾斜したサファイア基板を用いるとXRC FWHMが狭くなり、結晶の反りが小さくなり、応力緩和を示唆する実験結果を得たが、out-of-planeとin-planeのX線回折測定を行い、MgO基板と比較し、サファイア基板上の方がIr層の圧縮ひずみ、ダイヤモンド層の引張歪の大きさは緩和されることが分かった。④「デバイス特性に影響を与えるダイヤヘテロエピ膜の結晶品質」異なる品質のダイヤ膜上にFETを作製し、XRCの半値幅とFET特性との相関を調べ、結晶が高品質なほどFET特性に優れていることが示唆された。世界最高の出力電力875MW/cm2、出力電圧3659Vを達成した。

1。“带有不同晶体晶格的缓冲层和钻石层的表层的机制”在沉积后IR缓冲层的表面在原子水平上平坦，但是在偏见的成核（BEN）处理后，它变成了一种山脊结构，并与三维钻石岛及其岛屿的生长过程，以及格罗斯的生长机制，及其岛屿的界限，该岛构成了岛屿的界面，该岛是Groo的界，是Groo的界面。 AFM。 ②通过X射线衍射和TEM观察研究了钻石杂种种植层中的位错，缺陷的产生和传播机制”位错，并且脱位是边缘的，脱位是1.4x107cm-2，并且确认了世界上最高的质量，用于杂次射击钻石。 ③-1：“理解钻石杂感膜和缓冲层中残留应力，晶体经经和裂纹抑制的机制”在一种结构中，在这种结构中，在各种生长时间生长的钻石核，钻石成核的过程，使用X射线衍射和AFM和AFM，以及与Mgo sisstrate的钻石成核的过程，结合和层的生长。发现在蓝宝石底物上最早生长的菌株可以缓解菌株。已经揭示了钻石中残留应变的产生可以通过底物材料和钻石的热膨胀系数的差异来解释。 ③-2“使用倾斜的蓝宝石底物，放松钻石应力和减少裂缝的机制，XRC FWHM变窄，晶体经纪变小，导致实验结果表明应力松弛。然而，进行了X射线衍射测量，对平面外和平面内进行了X射线衍射测量，并与MGO底物相比，发现IR层的压缩应变和钻石层的拉伸应变在蓝宝石底物上放松。 ④“影响设备特征的钻石杂片膜的晶体质量” FET是在不同质量的钻石膜上制造的，并且检查了XRC的一半宽度与FET特征之间的相关性，这表明晶体的质量越高，FET特征越好。它实现了世界上最高的875MW/cm2输出功率，输出电压为3659V。