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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。

In the low temperature phase synthesis, the growth rate of nuclear density is very high, and the surface shape of the substrate is affected by the growth rate. The special and acidified carbonization compounds form the substrate, the acidity of the polar surface, the degree of carbonization and the growth density of the long nuclei. In the process of growth, the growth process of carbon dioxide on Si substrate is monitored. The presence of acidizing, removal, and HF solution on the Si substrate. After removal, the natural acidizing material is used in the Si substrate. The acidizing temperature is much thicker than several hundred nm, and the water steaming temperature is used in the thermal treatment of the electric furnace. On the surface of Si substrates, there is acidizing thickness, Si substrates, CVD methods, chemical synthesis. The surface state of the substrate is very sensitive to the growth of the substrate, and the SEM is in operation. Before and after synthesis, the surface shape of the substrate and the internal structure of the substrate were analyzed by XPS analysis. XPS was used to determine the depth of the Si substrate before and after synthesis. The composition of the Si substrate before and after synthesis was investigated. The surface of the Si substrate was close to the natural acidizing temperature. After acidizing, the density of nucleus, the density of nucleus and the density of nucleus. The results showed that the nucleation rate on the Si substrate was much higher than that of the control group, and the nm degree of acidification was much thicker. In this paper, the results of the research, the results of the research, the results of the Before and after the synthesis, the Si substrate, the carbonization substrate, the Si_<2P> substrate, the carbonization substrate, the carbonized substrate, the surface, the SiC substrate, the substrate, the surface, the surface, the surface The results show that there is a significant increase in the presence of nuclear acidification and carbonization.