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気相成長ダイヤモンドにおける基板表面酸化層の影響

基体表面氧化层对气相生长金刚石的影响

基本信息

批准号：
05750061
负责人：
平栗健二
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Tokyo Denki 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：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750061/
关键词：
ダイヤモンド核発生成長速度基板表面酸化層熱処理

项目摘要

低圧気相合成ダイヤモンドの核発生密度や成長速度は、基板の表面状態に大きく影響を受けることが知られている。特に、酸化物や炭化物を形成する基板では、極表面の酸化度、炭化度によりダイヤモンドの成長状態や核発生密度が顕著に異なる。そこで、Si基板を前処理として酸化や炭化させ、その基板上でのダイヤモンドの成長過程を観察検討した。Si基板上に存在する酸化層の除去は、HF溶液により行った。また、除去後のSiウエハを大気中で自然酸化させた試料を基板に用いた。酸化層の厚さを数百nm程度にするため、水蒸気雰囲気中で電気炉により熱酸化処理を施した。これらSi基板表面に存在する酸化層厚の異なるSi基板上にホットフィラメントCVD法によりダイヤモンドを合成した。基板の表面状態やダイヤモンド成長の観察は、SEMにより行った。合成前後の基板表面状態および基板内部の組成を検討するためにXPSにより分析した。XPSによりArスパッタリングで測定したSi基板のダイヤモンドの合成前後の深さ方向組成変化を考察すると、合成前のSi基板には表面付近に自然酸化層が存在するが、ダイヤモンド合成後には消滅することが分かる。酸化層の厚さに対するダイヤモンド核発生密度の関係を調べると、酸化層厚に対してダイヤモンドの核密度は、単調に増加するがその後急激に減少する。この実験結果からSi基板上でのダイヤモンド核形成には、数nm程度の酸化層厚が適していることが分かる。これまでの研究成果から基板の前処理として炭化することによってダイヤモンドの核形成に多大な影響があることが分かっている。ダイヤモンド合成前後のSi基板および炭化処理基板のSi_<2P>ピークを比較すると、ダイヤモンド合成基板と炭化処理基板の表面にはSiC層が存在し、よく似ていることが分かる。これらの結果から、ダイヤモンドの核発生には酸化層の存在とその後の反応による炭化層の形成が重要な働きをしていることが示唆された。

Low pressure phase synthesis, the density and growth rate of the nucleus, the surface state of the substrate are greatly affected by the change of temperature. In particular, the acidity and charring degree of the substrate and the electrode surface vary greatly from the growth state and nuclear generation density. To investigate the growth process of silicon substrates by pretreatment, acidification and carbonization. Removal of acidified layer on Si substrate by HF solution After removal, the sample was naturally acidified. The acidizing layer is several hundred nm thick, and the electric furnace is used for thermal acidizing treatment. The thickness of the acidified layer on the Si substrate varies due to the presence of the acidified layer on the Si substrate. The surface condition of the substrate is observed by SEM. The surface state of the substrate before and after synthesis and the internal composition of the substrate were analyzed by XPS. XPS was used to determine the composition change of Si substrate before and after synthesis in the deep direction. The existence of a natural acidified layer near the surface of Si substrate before synthesis was investigated. The thickness of the acidified layer is related to the density of the core. The thickness of the acidified layer is related to the density of the core. The density of the acidified layer is related to the density of the core. The adjustment is related to the decrease of the stress. As a result, the thickness of the acidified layer on the Si substrate was increased to several nm. The results of this research range from substrate pretreatment to carbonization, and how much influence on nuclear formation. The <2P>SiC layer on the Si substrate before and after synthesis and on the surface of the carbonized substrate is different. As a result, the formation of a carbonized layer is important for the formation of an acidified layer.