原料交互供給法によるZnOの原子層エピタキシャル成長と伝導型制御に関する研究

交替供料法ZnO原子层外延生长及导电类型控制研究

• 批准号: 14750013
• 负责人: 寺迫 智昭
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750013/
• 关键词: 酸化亜鉛; 大気圧科学気相成長法; 交互供給法; 原子層エピタキシャル成長; 亜鉛アセチルアセトナート; 自己組織化

昨年度は亜鉛(Zn)原料に塩化亜鉛(ZnCl_2)、酸素(O)原料にエタノール(C_2H_5OH)もしくは水(H_20)を用いた原料同時供給下での酸化亜鉛(ZnO)薄膜の成長を中心に研究を行った。本年度は、ZnCl_2とC_2H_5OHもしくはH_2Oを時間的に分離して基板上へ供給する交互供給法によるZnO薄膜の成長を試みた。具体的には、(1)ZnCl_2の供給、(2)パージ用窒素ガスの供給、(3)C_2H_5OH(もしくはH_2O)の供給、(4)パージ用窒素ガスの供給、という四行程を繰り返すという方法である。主に、基板温度と原料供給時間をパラメータとして成長を行った。成長した試料のX線回折測定からZnOの成長が認められたが、比較的平坦な表面上に華(フラワー)状のグレインが点在する表面モフォロジーを有していることが走査型電子顕微鏡観察から明らかになった。ZnCl_2が反応管内に置かれていることから、ZnCl_2供給時以外にも拡散によってZnが基板に到達し、残留しているO原料と反応することでこの時異な表面モフォロジーが形成されたと結論した。この問題の解決のために、蒸気圧が高く、反応管外部で蒸発器を用いて気化し、キャリアガスによって反応管に輸送することが可能な亜鉛アセチルアセトナート(ZnAA)を新原料として利用することにした。まず、ZnAA-H_2O原料系およびZnAA・C_2H_5OH原料系を用いてZnOが成長可能であることを確認するために、同時原料供給下での成長を試みた。両原料系でZnOの成長が可能であることが明らかになり、特にZnAA-C_2H_5OH原料系において成長時間2時間で膜厚500nmの粒径〜120nmのグレインからなる比較的平坦な薄膜を得ることに初めて成功した。今後、同時原料供給下での最適成長条件を参考にし、交互供給による原子層エピタキシー、さらには同時ドーピングによる伝導型制御へと展開していく予定である。

In the past year, the growth of acidified ZnO thin films was studied under the condition of simultaneous supply of lead (Zn) raw materials, lead (ZnCl_2) and zinc (O) raw materials, and water (H_2O). This year, the growth of ZnO thin films was tested by the method of cross-supply on the substrate with ZnCl_2 and C_2H_5OH as well as H_2O as time separation Specifically,(1)ZnCl_2 supply,(2) C_2H_5OH supply,(3)C_2H_5OH supply,(4) C_2H_5OH supply,(5)C_2H_5OH supply,(6)C_2H_5OH supply,(7) C_2H_5OH supply,(8)C_2H_5OH supply,(9) C_2OH supply,(9)C_2H_5OH supply,(9) C_2OH supply,(10) C_2OH supply,(9) C_2OH supply,(9) C_2OH supply,( The temperature of the substrate and the supply time of the raw materials are different. The growth of ZnO was determined by X-ray reflection of the growth sample. The growth of ZnO was observed by electron microscope. ZnCl_2 is contained in the reaction tube, and ZnCl_2 is dispersed outside the reaction tube. ZnCl_2 reaches the substrate, remains in the reaction tube, and is formed at different times. The solution to this problem is to increase the vapor pressure, to increase the vapor pressure outside the reactor, to increase the vapor pressure inside the reactor, and to increase the vapor pressure inside the reactor. The growth of ZnO in ZnAA-H_2O raw material system and ZnAA·C_2H_5OH raw material system was studied. The growth of ZnO in raw material system is possible, especially ZnAA-C_2H_5OH raw material system. The film thickness is 500nm, the particle size is ~ 120nm, and the growth time is 2 time. In the future, the optimal growth conditions under simultaneous supply of raw materials will be referred to, and the atomic layer structure will be developed under alternating supply.