有機金属分子イオンビーム技術の高度化とSiCヘテロエピ成膜への応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13558055
• Research Institution: OSAKA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 後藤 誠一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90029140)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木内 正人 (独法)産業技術総合研究所, 光技術研究部門, 主任研究員 ; 大久保 衛 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50243168) ; 杉本 敏司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70187665) ; 阿川 義昭 (株)アルパック, 超高真空事業部, 技術課長
• Keywords: SiC成膜 / 有機金属分子イオンビーム / ダイアモンド成膜 / 炭素イオンビーム / FRCプラズマ

Research Abstract

ワイドギャップ半導体研究の基礎として、シリコン基盤上にSiC結晶膜をヘテロエピ成長させるイオンビーム技術を高度化し、成膜の特性評価を行うとともに、その技術成果を他の研究にも波及させることを目指して次の3項目を具体的な目的と定めた。各項目にその研究実績を述べる。
目的(1):低速イオンビーム中に混在する高速性粒子成分の低減とビーム輝度の向上。
実績(1):ビーム輸送管内の絞り形状を改良し、また四重極結像系を導入した。アルゴンを評価ビーム種として、高速中性粒子成分の混在率が0.5%(目標2%に対し)、輝度は2倍(10μA/cm^3以上)に向上した。(論文は準備中)
目的(2):SiC成膜温度の低温化、結晶配向の均一性向上並に昭射エネルギー依存性を調べる。
実績(2):100eV SiC^+_3ビーム昭射により基板温度500℃で結晶膜を得た。10〜100eVでエネルギーを変化させ、50eV前後で配向性が変わることを見出した。AFMによる評価では、表面担さは、0.5nm程度であり、配向の一様性もよい。但し、ある特別な条件下では200nm四方のアイランド成長が見られた。(論文は準備中)
目的(3):ビーム技術の応用として、他種イオンによる膜成長と、高温プラズマ実験へのスピンオフを検討する。
実績(3):c^+ビームのみにより基板上に直接ダイアモンド膜を成長させるため、試料冷却(液体窒素温度)機構を取り付けた。c^+ビームの引き出しには成功したが、ダイアモンド膜を得るには至っていない。また、高温プラズマ(FRC)への応用として、別のイオン源により入射実験を行った。これまでのFRCプラズマ閉じ込めスケーリングの欠落部分を補うデータが得られた。

Research Products

• [Publications] S.Goto et al.: "Neutral-Beam assisted experiment of an FRC plasma"Proc. EPS Conference on Plasma Physics. Vol.26B(CD-ROM). 4085 (2002)
• [Publications] F.Kodera et al.: "Confinement characteristics of low density FRC plasma"Journal Plasma and Fusion Research SERIES. Vol.5(in print). (2003)