高品質n型ダイヤモンドの高速合成

快速合成高品质n型金刚石

• 批准号: 14750237
• 负责人: 寺地 徳之
• 金额: $ 2.56万
• 依托单位: Osaka 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-14750237/
• 关键词: n型ダイヤモンド; 高品質薄膜; 高速合成; 化学気相合成; Hall測定; カソードルミネッセンス; 非特殊高圧ガス; オーミック電極

本課題研究では、ダイヤモンド電子デバイス実現において最も重要な課題である、(i)高品質ダイヤモンドの高速合成、及び(ii)n型ダイヤモンド薄膜合成に焦点を合わせて研究を進めた。その結果、前者の研究においては、高温・高密度プラズマを適用することが非常に有効であることを見いだした[研究業績1,3]。続いて、この高速合成された薄膜に対して電子線やレーザ光を照射し、励起されたキャリヤの拡散長等を評価したところ、得られた薄膜中でのキャリヤの拡散長が10μm以上と従来ダイヤモンド薄膜と比べて非常に長いことが分かった[研究業績1,3,4]。また後者においては、非特殊高圧ガスを用いて作製したタイヤモンド(111)薄膜のHall測定において、世界で始めて明確なn型特性を観測し、また幾つかの新たな重要な知見を得た[論文投稿中]。石英製反応容器を持つCVD装置を用いた場合、水素プラズマに対する石英の耐性が低いため、Siの膜中への混入だけでなく、プラズマエッチングに伴って発生した酸素が成長機構に大きな影響を与え、薄膜の品質を大きく左右することが明らかになった。合成時においては、プラズマが石英製の反応容器及びホルダーに接している。特に高温・高密度プラズマを用いたときはこれが顕著となるため、高温・高密度プラズマを適用するためには、反応容器やホルダー部を金属製に変更することが不可欠であろう。一方、ドーピングガスについては、非特殊高圧ガスであるトリメチルフォスフィンP(CH_3)_3を用いると、リンの取り込み率が約2桁も改善することを発見した。この特徴を生かすことにより、取り込み率が非常に小さい(100)薄膜にもリンを効果的にドープできると予想される。残念ながら、本研究期間中に、比較的平坦はリンドープ(100)薄膜を作製することはできたが、これらから明確なn型を観測することができなかった。他の半導体デバイスを圧倒する高性能ダイヤモンド電子デバイスの実現には高品質n型(100)薄膜の作製が急務である。本研究では更に、この手法により得た高濃度n型ダイヤモンド層を、申請者らが独自に開発した選択成長技術と組み合わせることにより、n型ダイヤモンドへのオーミック電極の形成に成功した[研究業績2]。今後のn型ダイヤモンド研究に不可欠な技術となろう。

This research is the most important topic in the field of electronic device development,(i) high speed synthesis of high quality electronic devices, and (ii) focusing on the synthesis of n-type electronic devices. The results of the former research are as follows: high temperature, high density, high temperature, high temperature. The high speed synthesis of these thin films is based on the evaluation of the dispersion length of the electron beam and the excitation of the electron beam. The dispersion length of these thin films is more than 10μm.[Research results 1, 3, 4] Hall measurements of thin films are conducted in the world, and new important insights into n-type characteristics are obtained [Paper submission]. When quartz is used in CVD devices, the resistance of quartz is low, the mixing of silicon in the film is high, the quality of the film is high, and the growth mechanism is high. The reaction vessel made of quartz and the reaction vessel made of quartz are mixed together. High temperature, high density, high temperature, high density, high temperature, high On the one hand, it is necessary to improve the selection rate of P(CH_3)_3 by about 2%. The characteristics of the film are very small (100) and the effect is very small. In this study, we compared the thickness of the thin film with the thickness of 100 mm, and the thickness of the thin film with the thickness of 100 mm The realization of high-performance semiconductor devices under high voltage is an urgent task for the fabrication of high-quality n-type (100) thin films. In this study, the applicant developed the selective growth technology and the assembly technology independently and successfully formed the high concentration n-type electrode layer by using this method.[Study Results 2] In the future, n-type semiconductor research should be carried out without any technical problems.

项目成果

吉嵜 聡, 寺地徳之, 伊藤利道: "CVDダイヤモンド単結晶薄膜における短パルスレーザー励起キャリヤの輸送特性"真空. 46・5. 222-224 (2003)

Satoshi Yoshizaki、Noriyuki Terachi、Toshimichi Ito：“CVD 金刚石单晶薄膜中短脉冲激光激发载流子的传输特性” 46・5 (2003)。

吉嵜 聡, 寺地徳之, 伊藤利道: "CVDダイヤモンド単結晶薄膜における短パルスレーザー励起キャリヤの輸送特性"真空. (印刷中). (2003)

Satoshi Yoshizaki、Noriyuki Terachi、Toshimichi Ito：“CVD 金刚石单晶薄膜中短脉冲激光激发载流子的传输特性”真空（2003 年）。

三谷諭司, 寺地徳之, 伊藤利道: "ダイヤモンド薄膜表面導入欠陥のカソードルミネッセンス強度への影響"真空. (印刷中). (2003)

Satoshi Mitani、Noriyuki Terachi、Toshimichi Ito：“金刚石薄膜表面缺陷对阴极发光强度的影响”真空（2003 年）。

三宅諭司, 寺地徳之, 伊藤利道: "ダイヤモンド薄膜表面導入欠陥のカソードルミネッセンス強度への影響"真空. 46・5. 466-468 (2003)

Satoshi Miyake、Noriyuki Terachi、Toshimichi Ito：“金刚石薄膜表面缺陷对阴极发光强度的影响” 真空 46・5。

T.Teraji, S.Mitani, T.Ito: "High Rate Growth and Luminescence Properties of High-Quality Homoepitaxial Diamond (100) Films"physica status solidi a. 198・2. 395-406 (2003)

T.Teraji、S.Mitani、T.Ito：“高质量同质外延金刚石 (100) 薄膜的高速率生长和发光特性”物理状态 198・2 (2003)。