レーザラマン分光法による多結晶シリコン形成機構の解明と粒径制御

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昨年度、伸長性の応力がアモルファスシリコンの結晶化を遅くすることが明らかになったため、本年度はまず圧縮性の応力が結晶化速度に及ぼす効果を調べた。その結果、圧縮性の応力によっても結晶化は遅くなることが明らかになった。これらの実験結果の妥当性を明らかにするために、結晶化機構を説明するモデルの構築を行った。従来報告されているモデルにおいては、応力に関して弾性歪と非弾性歪の効果が区別されていなかったのに対し、本研究で構築したモデルでは、それらを区別することにより、実験結果がよく説明できることが明らかになった。このモデルに関しては米国物理学会誌に投稿し、すでに採録が決定されている。また、応力がアモルファスシリコンを結晶化させる際の結晶粒径に及ぼす効果を検討した結果、応力の印加により、結晶粒径は増大することが明らかになった。これは応力により結晶化が遅くなるのに伴い、シリコン原子の移動がゆっくり起こり、より大きな結晶粒径が形成されるためと考えられる。以上のように、本研究によりアモルファスシリコンの結晶化について、特に応力との関係でその機構が明らかになると共に、結晶化速度及び結晶粒径の制御に応力を利用するための重要な知見が得られた。