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大気圧水素プラズマのみによるシリコン薄膜の形成

Research Project

Project/Area Number 16760256
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Electronic materials/Electric materials
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

大参 宏昌  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00335382)

Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2004: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywords大気圧水素プラズマ / シリコン薄膜
Research Abstract

200Torr〜760Torrの圧力範囲で大気圧水素プラズマを安定して発生させるための水冷型電極を開発し、それを用いて、約30cm2の面積で、面内一様な大気圧水素プラズマを発生させることに成功した。大気圧水素プラズマからの発光を分光計測した結果、一般的な低圧プラズマで観察される原子状水素からの発光(H_α、H_β、H_γ)は非常に弱く、水素分子の電子遷移に起因する発光が200nm〜400nmにかけて非常に強く観察された。
冷却電極側に原料Siを、基板ヒーター側に基板を設置し、成膜速度の基板温度依存性、プロセス雰囲気圧力依存性、電力依存性を調査した。その結果、原料Siの温度120℃、基板温度400℃、雰囲気圧力400Torrにおいて約300nm/minの成膜速度が得られた。成膜速度の投入電力依存性は、投入電力の増加と共にほぼ線形に成膜速度の増加が観察された。得られたSi膜は、SEM(走査型電子顕微鏡)およびRED(反射電子線回折)による観察の結果、多結晶Siであることが分かった。また得られた多結晶Siのそれぞれの結晶粒は、基板に垂直に柱状成長していることが分かり、膜厚3μmの時、粒径2μmになることが明らかとなった。さらにXRD(X線回折)の結果から、低温ほど(400)配向する傾向が有ることが判明した。最後に、あらかじめB及びSbがドーピングされたシリコン原料を用いて薄膜を形成することにより、薄膜の導電性制御を行った。その結果、本手法によりドーピングガスを用いずとも、Si薄膜の導電性制御が可能であることが明らかとなった。そこで本手法を用いて作製したpn薄膜ダイオードの電流電圧特性を評価したところ、整流作用が得られ、ダイオードの理想因子はn=1.34であった。

Report

(1 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2006 2005

All Journal Article (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Influence of H_2/SiH_4 Ratio on the Deposition Rate and Morphology of Polycrystalline Silicon Films Deposited by Atomospheric Pressure Plasma CVD2006

    • Author(s)
      Hiromasa Ohmi, Hiroaki Kakuuchi, Kiyoshi Yasutake, Yasuji Nakahama, Yusuke Ebata, Kumayasu Yoshii, Yuzo Mori
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 45・4B(In print)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Low-temperature crystallization of amorphous silicon by atmospheric pressure plasma treatment in H_2/He or H_2/Ar mixtures2006

    • Author(s)
      Hiromasa Ohmi, Hiroaki Kakuuchi, Kenichi Nishijima, Heiji Watanabe, Kiyoshi Yasutake
    • Journal Title

      The proceedings of the 6th ICRP and 23rd SSP (Matsushima/Sendai)

      Pages: 67-67

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Characterization of high-pressure (200-760 Torr), stable glow plasma of pure hydrogen by measuring etching properties of Si and optical emission spectroscopy2006

    • Author(s)
      Hiromasa Ohmi, Hiroaki Kakuuchi, Yoshiki Ogiyama, Heiji Watanabe, Kiyoshi Yasutake
    • Journal Title

      The proceedings of the 6th ICRP and 23rd SSP (Matsushima/Sendai)

      Pages: 301-301

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 大気圧水素プラズマを用いた膜製造方法及び装置2005

    • Inventor(s)
      大参宏昌
    • Industrial Property Rights Holder
      大阪大学, 関西TLO
    • Industrial Property Number
      2005-311934
    • Filing Date
      2005-10-26
    • Related Report
      2005 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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