マイクロ波プラズマCVD法によるハイパワーナノダイヤモンドダイオードの作製

微波等离子体CVD法制备高功率纳米金刚石二极管

• 批准号: 07J10950
• 负责人: 池田 知弘
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J10950/
• 关键词: ナノダイヤモンド薄膜; パワーデバイス; マイクロ波プラズマ; CVD; pn接合; 逆方向リーク電流; ダイヤモンド; 電子デバイス; プラズマ; 半導体; ナノ粒子; ドーピング; 薄膜

本研究の目的はn型ナノダイヤモンドを用いたハイパワー、低消費電力、高温動作ダイオードの作製および評価である。前年度までにp型シリコン/n型ナノダイヤモンドダイオードの整流特性は膜の伝導特性に強く依存し、高温で作成した半金属的伝導を示すナノダイヤモンド膜では整流性を示さないことを明らかにした。しかし逆方向リーク電流はいまだ大きいため、本年度はリーク機構の解明を試みた。得られた成果を以下にまとめる。ナノダイヤモンド膜の電子輸送機構は熱活性化と中間準位間のホッピングで説明できるとされている。そこでまず、中間準位におけるキャリアの電子状態の評価を行った。結果、成膜温度が増加すると中間準位のキャリアが強く非局在化してバンドを形成し、最終的にはグラファイトに似た連続的なバンドになることがわかった。ナノダイヤモンド膜のバンド構造を評価するために紫外光電子分光(UPS)測定を行った。結果、成膜温度に依らず、膜の電子親和力は0.5eV程度で正、フェルミ準位は約1.2eV価電子帯上端から上にあることが分かった。p型シリコン/n型ナノダイヤモンドヘテロ接合のリーク電流は(1)ナノダイヤモンド膜中の少数キャリア濃度、(2)p型基板の価電子帯上端のポテンシャルに主に依存すると考えている。高温で成膜すると、中間準位の電子が非局在化し、半金属的バンドを形成する。このため少数キャリア濃度が増加し、リーク電流が増加する。またナノダイヤモンド膜πバンドがSi価電子帯上端より低いポテンシャルまで在るため、ナノダイヤモンド膜中の少数キャリアがπバンドからSiの価電子帯に直接流れこみ、リーク電流となる。したがってリーク電流を抑制するには、キャリアの非局在化を抑える、また膜-基板界面で少数キャリアに対して電気的障壁が高くなるように価電子帯を接続することが効果的であると考えられる。

Purpose this study の は n-type ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド を with い た ハ イ パ ワ ー, low power consumption, high temperature action ダ イ オ ー ド の cropping お よ び review 価 で あ る. Before the annual ま で に p-type シ リ コ ン / n ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド ダ イ オ ー ド の rectifier features は membrane の 伝 guide features strong に く dependent し, high-temperature で し た half metal 伝 guide を shown す ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド membrane で は rectifier sex を shown さ な い こ と を Ming ら か に し た. The reverse direction of the <s:1> リ <s:1> current of the <s:1> current of the まだ is larger than that of the まだ ため ため of this year. The <s:1> リ <s:1> of this year is explained by the <s:1> of this institution. The を test みた. The following are the られた results を にまとめる. の ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド membrane electron transport agency は thermal activation と intermediate between quasi a の ホ ッ ピ ン グ で illustrate で き る と さ れ て い る. Youdaoplaceholder0 でまず, intermediate level におけるキャリア, <s:1> electronic state <s:1> evaluation 価を line った. Result, film-forming temperature が raised す る と quasi a middle の キ ャ リ ア が strong く bureau in turn し て バ ン ド を し and eventually に は グ ラ フ ァ イ ト に like た even 続 な バ ン ド に な る こ と が わ か っ た. ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド membrane の バ ン ド tectonic を review 価 す る た め に ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) を line っ た. Results, film-forming temperature に in ら ず, membrane の electron affinity は で is 0.5 eV, フ ェ ル ミ must a は about 1.2 eV 価 electronic 帯 upper か ら on に あ る こ と が points か っ た. P type シ リ コ ン / n ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド ヘ テ ロ joint の リ ー ク current は (1) ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド の minority in membrane キ ャ リ ア concentration, (2) the p-type substrate の 価 electronic 帯 upper の ポ テ ン シ ャ ル に main に dependent す る と exam え て い る. High-temperature で film formation すると, intermediate quasicrystal <s:1> electrons が non-localization すると, and semimetal バ <s:1> ドを formation する. A small number of キャリア concentrations increase が, and リ <s:1> <s:1> and <s:1> the が of the <s:1> current が increase する. ま た ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド membrane PI バ ン ド が Si 価 electronic 帯 upper よ り low い ポ テ ン シ ャ ル ま で in る た め, ナ ノ ダ イ ヤ モ ン ド membrane in minority キ の ャ リ ア が PI バ ン ド か ら Si の 価 electronic 帯 に flow directly れ こ み, リ ー ク current と な る. し た が っ て リ ー ク current を inhibit す る に は, キ ャ リ ア の bureau in turn を え suppression る, ま た membrane - substrate interface で minority キ ャ リ ア に し seaborne て electric 気 high barrier が く な る よ う に 価 electronic 帯 を meet 続 す る こ と が unseen fruit で あ る と exam え ら れ る.

项目成果

Synthesis and Electrical Characterization of n-Type Nanodiamond Films

n型纳米金刚石薄膜的合成和电学表征

• 发表时间: 2009
• 期刊: Proceedings of Plasma Science Symposium2009/26^<th> Symposium on Plasma Processing 1
• 作者: T. Ikeda;K. Teii
• 通讯作者: K. Teii

Transition from semiconducting to quasimetallic behaviour in nitrogen-doped nanodiamond films

氮掺杂纳米金刚石薄膜从半导体行为到准金属行为的转变

• 发表时间: 2007
• 作者: K.Higashide;et. al.;T. Ikeda and K. Teii
• 通讯作者: T. Ikeda and K. Teii

Origin of reverse leakage current in n-type nanocrystalline diamond/p-type silicon heterojunction diodes

n型纳米晶金刚石/p型硅异质结二极管反向漏电流的起源

• 发表时间: 2009
• 期刊: Applied Physics Letters Vol.94, 072104
• 作者: 入澤明典;磯部雅朗;T. Ikeda and K. Teii
• 通讯作者: T. Ikeda and K. Teii

プラズマCVD法を用いたナノダイヤモンド/アモルファスカーボン複合膜の形成方法

等离子体CVD法纳米金刚石/非晶碳复合膜的形成方法

• 发表时间: 2007