立方晶炭化ケイ素の電子サイクロトロン共鳴プラズマ酸化によるダイヤモンドの合成

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12875119
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 後藤 孝 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60125549)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 増本 博 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50209459)
• Keywords: 電子サイクロトロン共鳴 / プラズマ酸化 / 炭化ケイ素 / ダイヤモンド状炭素 / シリコン面 / 炭素面 / ナノシリコン粒子 / 2次イオン質量分析

Research Abstract

β-SiCはダイヤモンド構造を有し,電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマを用い,CO-CO_2雰囲気中で酸化することにより,透明なダイヤモンド状の物質が得られることが示唆された.また,O_2およびAr-O_2雰囲気中400〜900Kで顕著な酸化膜の生成を伴う酸化が起こることがわかった.(III)面に強く配向したSiCでは,単結晶SiCと同様,Si面とC面の酸化挙動の違いが認められた.C面の方がSi面よりも酸化速度が大きく,C面では放物線則,Si面では対数則に従って酸化が進行した.Si面上に生成する酸化膜は非晶質のSiO_2であったが,C面上に生成する酸化膜は表面付近では非晶質SiO_2,中心部からSiCとの界面部分では非晶質Si-C-Oであった.SiCはGaNなどと同様,次世代のパワー半導体として期待されており,1000K以下の低温域で良好な酸化膜を表面に形成する方法が求められている.本研究によりCVD SiCがECRプラズマにより効率的に酸化することが初めて示され,SiCの応用の可能性が大きく広がった.また,CVD SiCをAr-O_2中でECRプラズマにより酸化することにより酸化膜(SiO_2)中に数nmの径の結晶質Siが微細に分散することがわかった.このようないわゆるナノコンポジットは新しい発光材料として期待されており,ECRプラズマ酸化が新しい材料合成プロセスとしても有用であることが示された.

Research Products

• [Publications] T.Goto: "Effect of oxygen partial pressure on the high-temperature oxidation of CVD SiC"Corrosion Science. 44・202. 359-370 (2001)
• [Publications] T.Goto: "Low temperature oxidation of CVD SiC by electron cyclotron resonance plasma"Materials Chemistry and Physics. (印刷中). (2002)
• [Publications] T.Goto: "High-temperature active/passive oxidation and bubble formation of CVD SiC in O_2 and CO_2 atmosphere"J. European Ceramic Society. (印刷中). (2002)