革新的半導体低温プロセス:液中プラズマアシスト電気化学成長プロセスの開発

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「電気化学的ZnO薄膜成長技術」と「液中窒素プラズマ」を組み合わせた革新的半導体低温プロセスを構築することを目的とした研究を行った。大気圧非平衡窒素プラズマに関して、これまで、平行平板電極を用いて検討してきた。【液中大気圧窒素プラズマに向けたプラズマ源の開発】液中プラズマの実験を容易にするためにガン型プラズマ源を新たに開発した。このガン型プラズマ源は、10-700 Torrの圧力範囲内で安定に放電し、窒化反応に寄与している窒素の分子状活性種であるN_2 2^nd positive systemが平行平板放電と同じ電力で得られることを確認した。また、放電領域の指向性が高く電極部から3cm離れた位置での発光強度は、平行平板型プラズマ源と比較して3倍大きいことも明らかになった。このように、本プラズマ源は液中大気圧窒素プラズマ源に適していることが明らかになった。【液中大気圧窒素プラズマの放電とプラズマ解析】誘電体バリア放電を利用しているため、液中に金属電極表面が曝されておらず、液中放電は可能であった。また、願を水中に入れなくても放電空間が純水中に広がることも明らかになった。【電気化学的ZnOの成長】1. 電気化学的ZnO成長パラメーターの制御微細電極上での電気化学ZnO成長過程が、大きな電極を用いた場合と異なることがわかった。また、電極を用いずにZnOを成長させることが可能であることもわかり、様々な基板上にZnOが成長可能であることが証明された。この様な電気化学的ZnO成長の問題点はp型ドーピングであるので窒素ドーピングに対して、液中プラズマを利用できると非常に好都合である。液中大気圧窒素プラズマ源の開発に思ったより時間を要したため、下記の2項目まで研究を進めるには至らなかった。【低温成長したZnO薄膜の構造・電気的特性とそのドーピング効果】【低温成長ZnO薄膜を用いたヘテロ接合界面の形成】