プラズマと薄膜表面形成過程の最適化による窒化ホウ素薄膜の広レンジ機能制御

通过优化等离子体和薄膜表面形成工艺对氮化硼薄膜进行广泛的功能控制

• 批准号: 22KJ2022
• 负责人: 朝本 雄也
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2022/
• 关键词: 窒化ホウ素; プラズマ; 真空アーク放電; イオン衝撃; Nラジカル; フラックス

窒化ホウ素（BN）膜は内部の元素組成・結合状態によりその特性が幅広く変化する．BN膜中の元素組成・結合状態制御には，「原料（B）供給」「反応性粒子（N）生成」「基板と薄膜に対するイオン衝撃」の３要素の高度制御が不可欠である．本研究では，これら3要素を独立に制御しうる反応性プラズマ支援成膜（RePAC）法を用いたBN膜の機能設計・制御技術の確立を目指すものである．以下に研究の概要を示す．（１）RePACに搭載されたプラズマ源である真空アーク放電を解析し，陰極から放出される熱電子の陽極への輸送がカソード前面の空間負電荷により阻害される現象を確認した．この熱電子輸送阻害機構は，Nラジカル・各種イオン生成を律速するものであり，かつプラズマ生成条件に大きく依存することを明らかにした．特に，Nラジカル生成については，母ガスとなる窒素ガス割合とこの律速機構の競合により，最適なガス混合比が存在することを明らかになった．さらに，この描像に基づき，Nラジカル生成とイオン衝撃を広レンジで独立に制御する方法論を確立した．（２）（１）で明らかになった描像に基づくプラズマ源の最適化，蒸発源からの水素発生抑制を目的としたB蒸発源の最適化を施した新規チャンバーを設計した．この新規チャンバーでは，スループットや制御性の向上，磁極の変更によるプラズマの制御レンジ拡大が図られている．（３）プラズマから入射するイオンによりカソード陰極がスパッタされ，カソード構成原子（W）がBN膜に取り込まれる効果が，BN膜特性に影響を及ぼすことがわかってきた．BN膜中のW割合制御を目的とし，カソードに入射するイオンのエネルギーに関わるプラズマポテンシャルの測定，被プロセス基板へのW原子フラックスの測定を行い，プロセスパラメータとの相関を得た．

Element composition, bonding state, characteristics and amplitude of BN film. Element composition, bonding state control of BN film: "raw material (B) supply","reactive particle (N) generation","substrate thin film impact" and "height control". In this study, three elements of BN films were independently controlled by the RePAC method. A summary of the research is presented below. (1) The phenomenon of negative space charge resistance in front of the cathode and anode is confirmed. The thermal electron transport barrier mechanism is characterized by a variety of electron generation conditions, depending on the speed at which they are generated. In particular, N_(1-x)_(2-x_(2-x)_(2-x_(2-x)_(2-x)_( The methodology of independent control of image generation was established. (2)(1) Optimization of the source of evaporation, suppression of water element production, and optimization of the source of evaporation. This new regulation is the first to change, and the first to change, and the second to change, and the third to change, and the fourth to change, and the fourth to change, and (3) The effect of the constituent atoms (W) on the BN film properties and the effect of the constituent atoms (W) on the BN film properties. The determination of the constituent atoms (W) on the BN film properties. The relationship between the two is very important.

项目成果

反応性プラズマ支援成膜法による窒化ホウ素膜のナノネットワーク構造制御

反应等离子体辅助沉积法控制氮化硼薄膜纳米网络结构

• 发表时间: 2023
• 作者: Duan Shuwei;Guo Fuqiang;Wu Dongting;Wang Tao;Tsuchiya Taiki;Matsuda Kenji;Zou Yong;濱野誉，松田崇行，朝本雄也，野間正男，長谷川繁彦，山下満，占部継一郎，江利口浩二
• 通讯作者: 濱野誉，松田崇行，朝本雄也，野間正男，長谷川繁彦，山下満，占部継一郎，江利口浩二

Ion irradiation-induced sputtering and surface modification of BN films prepared by a reactive plasma-assisted coating technique

反应等离子体辅助涂层技术制备BN薄膜的离子辐照诱导溅射和表面改性

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac5d16
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Takayuki Matsuda;Takashi Hamano;Yuya Asamoto;Masao Noma;Michiru Yamashita;Shigehiko Hasegawa;Keiichiro Urabe;and Koji Eriguchi
• 通讯作者: and Koji Eriguchi

ナノネットワーク構造解析に基づく微細トレンチ内の窒化ホウ素膜特性予測

基于纳米网络结构分析的微沟槽氮化硼薄膜特性预测

• 发表时间: 2023
• 作者: Aida Hideo;Oshima Ryuji;Minamigata Hiroki;Kawaguchi Shogo;Tokutake Junpei;Sifuentes Juan Manuel Del Angel;Kimura Yutaka;濱野誉，松田崇行，朝本雄也，野間正男，長谷川繁彦，山下満，占部継一郎，江利口浩二
• 通讯作者: 濱野誉，松田崇行，朝本雄也，野間正男，長谷川繁彦，山下満，占部継一郎，江利口浩二