2004 Fiscal Year Annual Research Report
炭化ケイ素のECRプラズマ酸化によるシリコンナノ粒子分散薄膜の作製とEL特性
| Project/Area Number |
14350346
|
|---|
| 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)
木村 禎一 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10333882)
宮崎 英敏 島根大学, 総合理工学部, 助教授 (60344719)
|
|---|
| Keywords | SiO膜 / RFマグトロンスパッタ / 酸素分圧 / シリコンナノ粒子 / フォトルミネッセンス / ECRプラズマ酸化 / 炭化ケイ素 / 電子サイクロトロン共鳴 |
|---|
| Research Abstract |
本年度は、成膜する基板を選ばずにナノシリコン(n-Si)が分散するシリコン酸化膜を得る方法を見いだすために、SiOターゲットを用いたRFマグネトロンスパッタリング法を用いて、石英基板上にナノシリコン分散するシリコン酸化膜の作製を試みた。成膜条件と、n-Siが分散するシリコン酸化膜の生成条件との関係を詳細に調べ、さらに、構造、組織、フォトルミネッセンス(PL)特性との関係について明らかにし、最適条件を見いだした。
室温で作製した膜では、微粒子および格子像は確認されないことから、得られたSiO膜は周期性をもたない均質な非晶質であった。得られたSiO膜を、Ar中、800℃以下で熱処理した膜は、構造に変化はなく非晶質膜であった。一方、900℃で熱処理した膜では、膜中に粒径3〜4nm程度のn-Si粒子が認められた。
基板加熱温度が室温〜500℃で作製された膜では、Siナノ粒子は存在しなかったが、600〜900℃で作製された膜では、粒径約5nmの粒子が分散する膜が得られることがわかった。基板加熱しながら作製されたSiO膜のナノ粒子生成温度は、熱処理によりSiナノ粒子が得られる温度よりも低い温度であることが明らかとなった。
室温で合成し、Ar中で900℃の熱処理を行ったSiO膜は、400nmをピークとした弱いPL発光が認められた。一方、基板加熱温度700℃で成膜したSiO膜は、300nmをピークに強い発光が認められた。発光ピーク位置の違いは結晶性、粒径に依存し、強度の違いはナノ粒子密度に依存することが明らかとなった。
|
