超音波励起によるプラズマCVD表面反応の制御

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薄膜作製において膜の構造や物性を決定する過程は、気相活性種が表面居吸着し固相へと変化していく表面反応である。表面反応のモードや速度を制御するには、基板温度が重要なパラメターとなる。本研究では、ポリマー基板の使用が可能な低い(100℃程度)基板温度を維持したまま積極的に表面反応を制御する新手法を開発した。プラズマCDVによるアモルファスシリコンの作製時に、圧電素子により2MHzの超音波振動を基板に印加し、薄膜の光電特性の向上に成功した。従来から報告されている、紫外光励起やイオン照射等の高エネルギー励起ではなく、低エネルギー量子のマイルドな励起により、従来から報告されているよりも低欠陥密度のアモルファスシリコンを作製できた。SiH_4を原料とする容量結合型プラズマCVDにより基板温度120℃でアモルファスシリコンを堆積した。基板は共振周波数2MHzのPZT振動子にInで貼り付けた。圧電振動の印加により光導電率は2x10^<-7>OMEGAcm^<-1>から6xl0^<-5>OMEGAcm^<-1>に向上し、暗導電率は双方ともlxl0^<-10>OMEGAcm^<-1>台であり、光感度の大幅な向上が達成できた。一定光電流法により評価した膜中の欠陥密度は、圧電振動の印加により、lxl0^<16>cm^<‐3>から7x10^<14>cm^<-3>に低減できた。圧電振動の効果が表面反応の変調であることを確かめるために、in‐situ XPS-とAFMによる表面分析を行った。圧電振動を印加してSnO_2透明電極上に作製したアモルファスシリコン超薄膜は明らかな島状成長をしており、表面でのプリカーサーのマイグレーションの促進が確認できた。