プラズマによる表面水素反応の制御を利用した機能性有機分子薄膜の半導体表面での形成

利用等离子体控制表面氢反应在半导体表面形成功能性有机分子薄膜

• 批准号: 15760023
• 负责人: 篠原 正典
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760023/
• 关键词: プラズマ; 表面水素; 半導体表面; 赤外分光; アモルファス状炭素膜; 成長反応過程; 反応制御; 有機半導体; 酸素プラズマ; 多重内部反射赤外分光法; ラジカル; サブサーフェス; マイグレ-ション; 表面水素の引き抜き; 機能性有機分子薄膜

柔軟性に富む有機分子デバイスは、固体物理を原理とする硬いデバイスでは手の届かなかったところにも光を当てることができる。柔らかいデバイスを硬いデバイスと同等に使いこなすためには、集積化が必要である。本研究は、ダイアモンドカーボン(DLC)を土台として、有機物質を集積化することを目指すものである。DLCは炭素・水素で構成される有機分子膜という側面を持つため、有機高分子薄膜との融合性が高い。また、DLCはプラズマ化学気相堆積法により容易に形成できるなどの利点がある。しかし、これまで、DLC形成の反応は複雑であるため、的確で効果的な制御方法が見出せていない。そこで、本研究では、膜が形成される際に大きな役割を果たす表面水素の反応に着目した。この表面水素の反応をプラズマにより制御することで膜形成の制御法を確立し、有機高分子との融合性のよいDLC薄膜を形成することが目的である。プラズマ中での化学種について四重極質量分析器を用いて調べた結果、メタンプラズマでは気相中でも容易に重合が起こりC_2Hx系の重合した化学種が形成される。これらが基板表面に到達し表面でどのように吸着していくのかを多重内部反射型赤外分光法を用いてその場観察を行った。はじめは気相中で生成されたCH_3種が吸着し、表面に、CH_3種を形成する。その後、この吸着種上に気相から新たな-CH_3種が吸着するため、CH_3種がCH_2種に変換し、C-Cの結合が増加していく様子が観察できた。また基板バイアスを加えることにより表面のCH_3種が分解し炭素同士の結合が増強される様子が観察できた。DLCへのDNA等の有機分子の固定化を試みた結果、基板と剥離しないDLCの形成が重要であることがわかり、今後ともDLCの成長過程の制御がますます必要であることがわかった。

Soft, rich organic molecules, solid state physics principles, hard materials, hard materials Soft, hard, and equal. This study is aimed at the accumulation of organic substances in soil and soil. DLC is composed of carbon and water. The organic molecular film has a high degree of fusion. DLC is easy to form by chemical phase stacking. The method of controlling the formation of DLC and its effect is shown in this paper. In this study, the surface water content of the film was determined by the surface water content. The formation of DLC thin films with the properties of organic polymers and their fusion properties was established. The chemical species in the C_2H_x system are easy to overlap in the gas phase by adjusting the results of quadrupole mass analyzer. The surface of the substrate can be detected by multiple internal reflection infrared spectroscopy. CH_3 species are formed in the surface of the gas phase. After the adsorption, the adsorption of CH_3 species increased, CH_3 species increased, CH_2 species increased, and C-C species increased. The surface of the substrate is decomposed into three kinds of carbon and the combination of carbon and carbon is strengthened. As a result of experiments on immobilization of organic molecules such as DLC DNA, substrate exfoliation is important for DLC formation, and it is necessary to control DLC growth process in the future.

项目成果

Plasma oxidation process of silicon surfaces investigated by infrared spectroscopy

红外光谱研究硅表面的等离子体氧化过程

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Advanced Oxidation Technologies Vol.8 No.1
• 作者: Masanori Shinohara;Masanori Shinohara;M.Shinohara;篠原 正典;柴田泰充;林 純一;M.Shinohara;H.Shibata;H.Shibata;J.Hayashi;J.Hayashi;Masanori Shinohara 他6名;Masanori Shinohara 他6名
• 通讯作者: Masanori Shinohara 他6名

酸素プラズマ中でのSi表面水素の挙動

氧等离子体中硅表面氢的行为

• 发表时间: 2004
• 期刊: 表面科学 Vol.25 No.9
• 作者: 篠原 正典;他6名
• 通讯作者: 他6名

Masanori Shinohara: "Oxygen-plasma induced hydrogen desorption from hydrogen-terminated Si(100) and (111) surfaces investigated by infrared spectroscopy"Thin Solid Films. (in press). (2004)

Masanori Shinohara：“通过红外光谱研究氧等离子体诱导的氢封端 Si(100) 和 (111) 表面的氢解吸”固体薄膜。

Masanori Shinohara: "Plasma oxidation process of silicon surfaces investigated by infrared spectroscopy"電気学会研究会資料. PST-03-87〜101. 33(PST-03-93)-36 (2003)

Masanori Shinohara：“通过红外光谱研究硅表面的等离子体氧化过程” PST-03-87～101 33(PST-03-93)-36 (2003)。

Oxygen plasma induced decomposition of BTMSM and HMDSO molecules

氧等离子体诱导 BTMSM 和 HMDSO 分子分解

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceedings of International conference on Advanced Materials and Devices
• 作者: Masanori Shinohara;Masanori Shinohara;M.Shinohara;篠原 正典;柴田泰充;林 純一;M.Shinohara;H.Shibata;H.Shibata;J.Hayashi;J.Hayashi
• 通讯作者: J.Hayashi