半導体的ダイヤモンド薄膜による電子デバイスの製作に関する研究

Research Project

Project/Area Number	63550240
Research Category	Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	電子材料工学
Research Institution	Tokai University
Principal Investigator	飯田昌盛東海大学, 工学部, 教授 (50056008)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	秋葉幸男東海大学, 工学部, 一級技術員中村輝太郎東海大学, 工学部, 教授 (90013458) 黒須楯生東海大学, 工学部, 教授 (30056204)
Project Period (FY)	1988
Project Status	Completed (Fiscal Year 1988)
Budget Amount *help	¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000) Fiscal Year 1988: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywords	ダイヤモンド薄膜 / p型半導体 / ホウ酸 / エピタキシャル成長 / n型半導体 / ダイヤモンドデバイス
Research Abstract	本研究は半導体的性質を持つダイヤモンド薄膜を合成し、それを電子デバイスへ応用することを目的とする。ダイヤモンドの合成は熱フィラメントCVD法によって行い、合成装置は購入した流量制御システム及び小型反応容器等によって構成した。実験の第一段階として、p型半導体ダイヤモンドの合成に着手し、不純物のドーブはホウ酸を有機溶媒に溶解させたものを気化させ反応ガスとする独自の方法を用いて行った。この方法で合成した薄膜を結晶学的に評価したところ、これらの薄膜は天然立方晶ダイヤモンドと同じ結晶構造を有し、グラファイトやアモルファスカーボンをほとんど含まない良質なダイヤモンドであることがわかった。また電気的特性の測定から、これらの薄膜はいずれもp型の半導体的性質を持つことがわかった。さらに、流量制御システムを取り入れた装置により、合成時における反応溶液の温度、反応ガス流量、容器内圧力等の条件を自動的に維持することができ、より再現性良く安定した結果が得られた。また、ダイヤモンド基板を購入しこれを下地基板として合成を試みたところ、シリコン基板上の場合とは異なり、基板上にエピタキシャル成長したダイヤモンド薄膜を得ることができた。次に、n型半導体ダイヤモンドの合成も試み、不純物としてリン酸、アンモニア水、炭酸水素アンモニウムを用いて合成を行った。その結果、再現性には欠けるものの、n型の電気伝導性を示す薄膜を得ることができた。この結果は、これまで報告例の少ない低抵抗なn型ダイヤモンド合成の可能性を示唆している。本年度はこの半導体ダイヤモンドを電子デバイスに応用するまでには至らなかったが、今後デバイス化するためにはn型半導体ダイヤモンドを再現性良く合成する方法を確立することが必要である。