高強度パルスイオン注入法による超硬質半導体の導電率制御

• Project/Area Number: 22540502
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Plasma science
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 升方 勝己 富山大学, その他の研究科, 教授 (80157198)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 弘昭 富山大学, 大学院・理工学研究部(工学), 准教授 (70302445)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2012: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2011: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2010: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 高強度パルスイオンビーム / パルスイオン注入 / パルスパワー技術 / 炭化ケイ素 / パルス電力技術 / アルミニウムイオン源

Research Abstract

本研究の目的は高強度パルスイオンビームの応用の1つである炭化珪素(Sic)やダイアモンド等の超硬半導体へのパルスイオン注入の実用化である。そのためにはイオン注入に適用が可能なパルスイオンビーム(イオン電流密度及びイオン純度)の実現や基礎的なデータ収集が必要である。そこで、これまでの研究成果に基づき、窒素イオンビームをシリコン基板に照射し、照射効果を検証した。また、SiCのp型ドーパントとして期待されるアルミニウムイオンビーム発生を目指して、細線放電イオン源を開発してその特性評価を行った。具体的な成果は以下のとおりである。
(1)窒素パルスイオンビームの照射実験
パルスイオンビームの照射効果を検証するためにガラス基板上に生成されたアモルファスシリコン薄膜にイオンビームを照射した結果、アモルファス薄膜が多結晶化しており、パルスイオンビームによる照射効果を確認した。
(2)アルミニウムイオン源の開発
実験の結果、これまで使用してきた真空アークイオン源と比較してイオン発生の安定性が向上し、出力も100A/cm^2を超えるイオン電流が得られることが確認され、パルスビーム源として応用が可能であることを確認した。今後は加速ギャップに組み込み、加速実験を行う必要がある。

Research Products

• [Journal Article] Development of High-current Pulsed Heavy-ion-beam Technology for Applications to Materials Processing (2011)
  • Author(s): H.Ito, et.al.
  • Journal Title: Journal of the Korean Physical Society Volume: 59 Pages: 3652-3656
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Growth of preferentially-oriented AlN films on amorphous substrate by pulsed laser deposition (2011)
  • Author(s): Z.P.Wang, et.al.
  • Journal Title: Physics Letter A Volume: 375 Pages: 3007-3011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preliminary Investigation on Pulse Laser Deposited AlN for FBAR Application (2011)
  • Author(s): Z.P.Wang, et.al.
  • Journal Title: Research Report NIFS-PROC Volume: 87 Pages: 69-70
• [Journal Article] Development of Bipolar Pulse Accelerator for High-Purity Intense Pulsed Ion Beam (2011)
  • Author(s): H.Ito, et.al.
  • Journal Title: Research Report NIFS-PROC Volume: 87 Pages: 98-103
• [Journal Article] 高強度パルスイオンビーム用両極性パルス加速器の特性評価 (2011)
  • Author(s): 北島一樹, 他2名
  • Journal Title: 電気学会プラズマ研究会資料
• [Journal Article] Preliminary Investigation on Pulse Laser Deposited AlN for FBAR Application (2011)
  • Author(s): Z.P.Wang, 他2名
  • Journal Title: 電気学会プラズマ研究会資料
• [Journal Article] プラズマフォーカス装置におけるパルスイオンビームの放射特性 (2011)
  • Author(s): 岸本竜太, 他2名
  • Journal Title: 電気学会プラズマ研究会資料
• [Journal Article] Role of nitrogen in the formation of CNx films by pulsed laser deposition (2011)
  • Author(s): Z.P.Wang, 他2名
  • Journal Title: 電気学会プラズマ研究会資料
• [Presentation] Improvement on operation frequency of AlN-based SAW device by introducing DLC bottom layers (2012)
  • Author(s): Z.P.Wang, 他2名
  • Organizer: 核融合科学研究所共同研究研究会
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所
  • Year and Date: 2012-03-28
• [Presentation] プラズマフォーカス装置における高エネルギーイオンビームの角度分布評価 (2012)
  • Author(s): 岸本竜太, 他2名
  • Organizer: 核融合科学研究所共同研究研究会
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所
  • Year and Date: 2012-03-28
• [Presentation] メッシュ陽極を用いた相対論電子ビームの特性評価 (2012)
  • Author(s): 下根大侑, 他3名
  • Organizer: 核融合科学研究所共同研究研究会
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] パルスパワー技術を用いた水中衝撃波のシャドウグラフ法による特性評価 (2012)
  • Author(s): 中谷泰彦, 他3名
  • Organizer: 電気学会
  • Place of Presentation: 広島工業大学
  • Year and Date: 2012-03-21
• [Presentation] Role of nitrogen in the formation of CNx films by pulsed laser deposition (2011)
  • Author(s): Z.P.Wang, 他2名
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 2011-12-16
• [Presentation] 両極性パルス加速器におけるビーム特性評価 (2011)
  • Author(s): 北島一樹, 他3名
  • Organizer: Plasma Conference 2011
  • Place of Presentation: 石川県立音楽堂
  • Year and Date: 2011-11-22
• [Presentation] メッシュ陽極を用いた相対論的電子ビームダイオードの特性 (2011)
  • Author(s): 下根大侑, 他3名
  • Organizer: Plasma Conference 2011
  • Place of Presentation: 石川県立音楽堂
  • Year and Date: 2011-11-22
• [Presentation] プラズマフォーカス装置におけるイオンビームの特性評価 (2011)
  • Author(s): 岸本竜太, 他2名
  • Organizer: Plasma Conference 2011
  • Place of Presentation: 石川県立音楽堂
  • Year and Date: 2011-11-22
• [Presentation] Fabrication of IDT/AlN/DLC/Si Structured SAW Device by Pulsed Laser Deposition (2011)
  • Author(s): Z.P.Wang, 他2名
  • Organizer: Plasma Conference 2011
  • Place of Presentation: 石川県立音楽堂
  • Year and Date: 2011-11-22
• [Presentation] プラズマフォーカス装置におけるパルスイオンビームの放射特性 (2011)
  • Author(s): 岸本竜太, 他2名
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-05-28
• [Presentation] 高強度パルスイオンビーム用両極性パルス加速器の特性評価 (2011)
  • Author(s): 北島一樹, 他2名
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-05-27
• [Presentation] Preliminary Investigation on Pulse Laser Deposited AIN for FBAE Application (2011)
  • Author(s): Z.P.Wang, 他2名
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-05-27
• [Presentation] パルス重イオンビーム用イオン源としてのAlワイヤー放電の特性評価 (2010)
  • Author(s): 落合靖、村田卓也、伊藤裕昭、升方勝己
  • Organizer: 核融合科学研究所研究会「パルスパワー技術を基礎とするプラズマ物理とその応用」
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所
  • Year and Date: 2010-12-22
• [Presentation] 低インピーダンスイオンダイオード用超高圧パルス発生装置の製作 (2010)
  • Author(s): 小林亮, 下根大佑, 伊藤弘昭, 升方勝己
  • Organizer: 2010年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
  • Place of Presentation: 富山大学理学部
  • Year and Date: 2010-11-27