有機基で可溶化されたシリコンナノクラスターを前駆体としたワイドギャップ半導体薄膜

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11559003
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 渡辺 明 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (40182901)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤塚 守 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (40282040)
• Keywords: 有機シリコンナノクラスター / 前駆体 / 塗布型シリコン半導体 / レーザーアニーリング / ラマンスペクトル

Research Abstract

現在、シリコン系半導体薄膜形成においては、プラズマCVD法に代表される真空下でのガスの気相反応を用いた手法が主流であるが、近年、液晶駆動用半導体素子の大面積化や太陽電池におけるプロセスコスト低減の要求から、新規なプロセスの探索が求められている。本課題では、ナノメーターサイズの3次元状シリコン骨格が有機置換基で修飾された構造を有するシリコンポリマーの一種である有機シリコンナノクラスター前駆体とし、塗布型シリコン系半導体薄膜形成の新規プロセスを発展させることを目的とした研究を行った。有機シリコンナノクラスター前駆体の予備加熱膜では有機置換基の脱離によってアモルファスシリコン構造の無機薄膜が形成されるが、さらにエキシマーレーザーアニリング法によって微結晶シリコンが形成された。レーザーアニーリング処理膜において、ラマンスペクトルによる構造解析、走査電子顕微鏡や原子力間顕微鏡によるモルフォロジー観察から、レーザー照射条件が及ぼす微結晶サイズや膜の均一性に対する影響を明らかにした。さらに、シリコンと同じIVb族のゲルマニウム骨格からなる有機ゲルマニウムナノクラスターを合成し、塗布型ゲルマニウム薄膜の形成や有機シリコンナノクラスターとの組み合わせによるSi-Ge合金薄膜形成についての検討を行った。塗布型ゲルマニウム薄膜の導電率の温度依存性においては、半導体特有の飽和領域の挙動が現れた。また、塗布型ゲルマニウム薄膜を用いたFET素子において増幅効果が観測され、そのキャリア移動度は焼成温度上昇による結晶性の向上に対応して増加した。

Research Products

• [Publications] Akira WATANABE: "Nanocrystalline Silicon Film Prepared by Laser Annealing of Organosilicon Nanocluster"Jpn J. Appl. Phys.. 41. L378-L380 (2002)
• [Publications] Akira WATANABE: "Spatially Selective Formation of Microcrystalline Germanium by Laser-Induced Pvrolvsis of Organogermanium nanocluster"Chem. Lett.. 662-663 (2002)
• [Publications] Akira WATANABE: "Preparation of germanium thin film by a coating technique using a soluble organogermanium cluster as a precursor"J. Mater. Sci. Lett.. (in press).
• [Publications] Akira WATANABE: "Optical Properties of Polysilanes with Various Silicon Skeletons"J. Organomet. Chem. (in press).