水素化アモルファスシリコンの一次元系の作製とその物性の研究

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アモルファスシリコン系膜で量子サイズの2次元的構造をもつa-Si:H/a-Si_1-_xN_x:H多層膜は数秒から数十秒の周期で原料ガスの種類を変えることで比較的容易に作製できる。1次元構造を作製する方法として上記のような2次元的構造の多層膜に対し微細加工を施すことが考えられる。また微細加工を行った場合その確認の方法も必要である。量子サイズを持つ構造を確認するには、電子顕微鏡のほか走査トンネル顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AFM)による方法がある。本研究では以下のように非晶質シリコン系多層膜に対し、微細加工を試み、その確認方法を検討した。微細加工の手段として、原理的には1mum程度の精度で加工が可能なフォトレジストを用いた方法を試みた。50mum程度幅をもつ直線パターンをフォトレジストに対し露光をしたが、現有する設備ではコーティングの均一性などに問題があり、多層膜に対してドライエッチングによる加工は行うことができなかった。この方法では量子サイズの加工は極めて困難であると判断される。加工された表面の確認手段を検討するため、STMとAFMを用いたa-Si:H/a-Si_1-_xN_x:H多層膜の表面観察を試みた。STMについては電気伝導度が小さいため十分なトンネル電流が得られず表面の構造は観察できていない。一方AFMを用いた観察では表面の凹凸が観察できた。ドープされていないアモルファスシリコン系多層膜ではSTMによる確認は適さず、AFMによる方法が適していることがわかった。以上のことからAFMを用いた微細加工は1次元構造のアモルファスシリコン系膜の作製を実現するうえでその確認のための観察も含め、最も有望な方法の1つであると考えられる。