トリメチルホウ素を用いたp型半導体ダイヤモンド単結晶薄膜の成長初期過程の制御

三甲基硼控制p型半导体金刚石单晶薄膜的初始生长过程

• 批准号: 08750894
• 负责人: 齊藤 丈靖
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Kyushu University
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750894/
• 关键词: ダイヤモンド; CVD; p型半導体; ド-ピング; ホール効果; トリメチルホウ素

本研究ではホウ素源として新しい原料であるトリメチルホウ酸(以下TMBと略す)を用いてp型ダイヤモンドを合成し、そのHall効果の測定から電気伝導率及びホール移動度を算出した。また、一般的なホウ素源であるB_2H_6によりドープされた膜の電気特性と比較検討した。下地基板にはダイヤモンド単結晶(100)面、(111)面、シリコン(100)面上に作成した高配向性ダイヤモンドを用い、p型ダイヤモンド膜中のホウ素量は二次イオン質量分析により測定した。膜中のホウ素含有量が同じ値で膜物性の比較を行うと、TMBを用いた膜のホール移動度は、B_2H_6を用いた膜と同様に、ホール濃度の増加に対して減少する傾向が見られた。TMBを用いた場合では気相中のB/C比が200ppmのときにホール移動度が300cm^2/V・sであり、B_2H_6を用いた膜のホール移動度と比較して1/3程度の値であった。ホモエピタキシャル膜中のホウ素量が比較的少ない場合、電気電導率の活性化エネルギーは0.4eV程度であるとの報告例が多いが、我々が作成したホウ素ドープ膜の活性化エネルギーはを測定すると、0.2eV程度の値であった。アクセプタ準位が低いことは電気的に有利であると思われるが、膜の結晶性など今後評価するべき項目は多いと思われる。一方、高配向膜上のp型膜では数10cm^2/V・sの値が得られた。TMBを用いた膜の特性が劣る理由としては、TMBを用いた膜の質が不良である可能性もあり、今後の検討を要する。後者の原因としては、成膜条件をB_2H_6によるド-ピングで最適といわれる条件に設定したことがある。今後は、TMBを用いて作成したp型ダイヤモンドの膜質をラマン等で評価するとともに、TMBを用いたド-ピング条件を最適化することが必要である。

This study で は ホ ウ element source と し て new し い materials で あ る ト リ メ チ ル ホ ウ acid (the TMB と slightly す) を with い て p-type ダ イ ヤ モ ン ド を synthetic し, そ の Hall sharper determination of fruit の か ら electric 気 伝 conductivity and び ホ ー ル を mobile degrees calculate し た. ま た, general な ホ ウ element source で あ る B_2H_6 に よ り ド ー プ さ れ た membrane の electrical properties 気 are と beg し 検 た. Foundation plate under に は ダ イ ヤ モ ン ド 単 crystallization (100) plane, (111) face, シ リ コ ン に (100) surface made し た with high tropism ダ イ ヤ モ ン ド を い, p type ダ イ ヤ モ ン ド membrane in の ホ ウ element quantity は secondary イ オ ン quality analysis に よ り determination し た. Membrane in の ホ が ウ element contains quantity with じ numerical で membrane property line の is を う と, TMB を with い た membrane の ホ ー ル mobile は, B_2H_6 を with い と た membrane with others に, ホ ー ル concentration の raised に し seaborne て reduce す る tendency が see ら れ た. TMB を with い た occasions で は 気 phase の B/C ratio が 200 PPM の と き に ホ ー ル mobile が 300 cm ^ 2 / v. s で あ り, B_2H_6 を with い た membrane の ホ ー ル mobile degrees と compare し て on a third degree の numerical で あ っ た. ホ モ エ ピ タ キ シ ャ ル membrane in の ホ ウ element quantity が comparison less な い occasions, electricity 気 conductivity の activeness エ ネ ル ギ ー は degree of 0.4 eV で あ る と の report cases more than が い が, I 々 が made し た ホ ウ element ド ー プ membrane の activeness エ ネ ル ギ ー は を determination す る と, degree of 0.2 eV の numerical で あ っ た. ア ク セ プ タ quasi a low が い こ と は electric 気 に beneficial で あ る と think わ れ る が, membrane の crystalline な ど future review 価 す る べ き project は more い と think わ れ る. On one side, the <s:1> p-type membrane on the high-orientation membrane で で the <s:1> value of 10cm^2/V · s が is が to obtain られた. TMB を with い た membrane の features が substandard る reason と し て は, TMB を with い た membrane の bad quality が で あ る possibility も あ り, future の beg を 検 to す る. The latter の reason と し て は, film forming conditions を B_2H_6 に よ る ド - ピ ン グ で optimum と い わ れ に る conditions set し た こ と が あ る. Future は, TMB を with い て made し た p-type ダ イ ヤ モ ン ド の membranous を ラ マ ン で evaluation such as 価 す る と と も に, TMB を with い た ド - ピ ン を グ conditions optimization す る こ と が necessary で あ る.

项目成果

M.Kameta,T.Saito et al.: "Phosphorus-Doped Homoepitaxial Diamond Films Formed by Microwave-Plasma-Assisted Chemical Vopor Deposition using Triethylphosphine as Doping Soure" Proc.of 6th Tohwa Univ.Int.Symp.109-114 (1996)

M.Kameta、T.Saito 等人：“使用三乙基膦作为掺杂源，通过微波等离子体辅助化学气相沉积形成磷掺杂同质外延金刚石薄膜”Proc.of 6th Tohwa Univ.Int.Symp.109-114 (1996

齊藤丈靖 et.al: "ダイヤモンド薄膜のヘテロエピタキシャル成長と最近の進展" 化学工学. 60・12. 881-882 (1996)

Takeyasu Saito 等：“金刚石薄膜的异质外延生长及其最新进展”化学工程 60・12（1996）。

T.Saito et al: "Improvement of Diamond Nuclei Orientation by Double-Step Bias Treatment in Microwave Plasma fissisted Chemical Vapor Deposition using C_2H_4 and CH_4 as Carbon Source" Diamond and Related Materials. 印刷中 (1997)

T. Saito 等人：“使用 C_2H_4 和 CH_4 作为碳源，通过微波等离子体裂变化学气相沉积中的双步偏压处理来改进金刚石核取向”，《金刚石和相关材料》已出版（1997 年）。

前田英明.齊藤丈靖 et al.: "高配向ダイヤモンド膜の合成とその表面形態制御" 表面技術. 48・1. 8-13 (1997)

Hideaki Maeda. Takeyasu Saito 等：“高取向金刚石薄膜的合成及其表面形态的控制”表面技术48・1。