1991 Fiscal Year Annual Research Report
シリコン網目構造(アモルファスから単結晶まで)制御のための化学反応解析
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02402021
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
清水 勇 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (40016522)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白井 肇 東京工業大学, 大学院総合理工学研究所, 助手 (30206271)
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| Keywords | シリコン薄膜 / 化学アニ-リング / アモルファスシリコン / 微結晶シリコン / 粒界制御 / 自動エリプソメトリ- |
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| Research Abstract |
SiH_4のグロ-放電分解によるアモルファス・シリコン堆積過程において、堆積表面を化学的活性種、たとえば、原子状水素、貴ガスの電子励起状態(He^*,Ne^*など)で処理すると、表面での構造緩和が促進され、緻密なSi網目構造を形成することを初めて見い出し、「化学アニ-リング」と名付けた。「化学アニ-リング」によるSi網目形成過程に関する系統的な検討結果として、この表面構造緩和過程は、表面処理の結果生成される表面ダングリングボンドの拡散によるものと推定され、これに要する活性化エネルギ-は0.3〜0.4eVと求められた。この表面構造緩和過程は少量のGe添加により促進されることも見い出した。
また、低温基板(TS≦300℃)上での結晶成長過程には、プラズマ中気相反応で生成された前駆体、SiHnFm、が適していることを確認し、その理由としてより活性なメディエ-タ、H、Fの働きにより、固相中での逐次化学反応が促進され、結晶化に必要な長距離構造緩和を誘起するためであることをつきとめた。そこで、構造形成条件の変調効果により、より緻密なSi微結晶膜の形成に成功した。また、その構造形成過程を実時間で観測するために、自動エリプソメトリ-を付設した。期待通り製膜条件の変化と共にSi網目構造の変遷過程を実時間で追跡することが可能になり、今後の構造制御研究の有力な道具を開発できた。また、キャリア移動度が小さく、その値の分散性が大きい多結晶、微結晶膜のホ-ル測定を広い温度範囲で行い、その結果から、20nm径程度の微結晶膜においても、粒界制御により〜40cm^2/Vs程度の移動度を持つ膜を作製することは可能であることが示唆された。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] Debajyoti Das: "Narrow bandーgap aーSi:H with improved minority carriertransport prepeaed by Chemical annealing" Japanese Journal of applied physics. 30. 239-241 (1991)
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[Publications] Hajime Shirai: "Role of atomic hydrogen during growth of hydrogenated amorphous silicon" Japanese Journal of Applied Physics. 30. 679-681 (1991)
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[Publications] Hajime Shirai: "Very stable aーSi:H prepared by Chemical annealing" Japanese Journal of Applied Physics. 30. 881-884 (1991)
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[Publications] Hajime Shirai: "A novel preparation technique termed“Chemical Annealing"to make a rigid and stable Siーnetwork" Material Reseach Society Proceeding(Anaheim). 219. 643-653 (1991)
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[Publications] Hajime Shirai: "A novel preparation technique for preparing hydrogenated amorphous silicon with a more rigid and stable Si network" Applied Physics Letters. 59. 1096-1098 (1991)
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[Publications] Hajime Shirai: "Stability and holeーtransport in aーSi:H prepared by Chemical Annealing" Journal NonーCrystalline Solids. 137&138. 219-222 (1991)
