2015 Fiscal Year Annual Research Report
ヘテロエピタキシャル成長プラットホーム実現に関する基礎的検討
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15H03558
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
成塚 重弥 名城大学, 理工学部, 教授 (80282680)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上山 智 名城大学, 理工学部, 教授(移行) (10340291)
丸山 隆浩 名城大学, 理工学部, 教授(移行) (30282338)
清水 一男 静岡大学, イノベーション社会連携推進機構, 准教授 (90282681)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ヘテロエピタキシャル成長 / マイクロチャンネルエピタキシー / グラフェンマスク / グラフェンの直接成長 / 減圧マイクロプラズマ処理 / 高温アルコールCVD / グラフェン析出法 / 無転位テンプレート基板 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では「ヘテロエピタキシャル成長のプラットホーム」と題し、バルク成長では実現が難しい材料の基板をヘテロエピタキシャル成長技術を用いて「無転位」のテンプレート基板として提供する。そのため、本年度はマイクロチャンネルエピタキシー（MCE）に関する以下の要素技術の開発をおこなった。(1)マイクロチャンネルエピタキシーにおける横縦比のさらなる向上、(2)グラフェンをマスク材料として活用する手法、(3)マイクロプラズマによる成長前処理法。
(1)マイクロチャンネルエピタキシーにおける横縦比のさらなる向上に関しては、縦方向成長の重要な抑制要因である表面不純物のスッテプピニング効果を成長時の表面過飽和度と関連づけて定量的に調べた。その結果、ステップピニング効果が強く働く過飽和度領域があり、成長条件を適切に制御することで縦方向成長をほぼ抑制できることがわかった。
(2)グラフェンをマスク材料として活用する手法に関しては、サファイア基板上のグラフェンの直接成長手法を、「高温アルコールCVD」ならびに「キャッピング層を用いた析出法」という2つの手法に関して調べ、両手法でグラフェンの直接成長に成功できた。また、本年度の購入設備であるRIEエッチング装置を用いた、グラフェンのパターン化エッチングの条件の最適化もおこない、再現性良くグラフェンをパターン化することが出来るようになった。
(3)マイクロプラズマによる成長前処理法に関しては、本年度は減圧条件でのプラズマ処理効果に関して調べ、基板表面の自然酸化膜の完全除去に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度導入したRIEエッチング装置の立ち上げが順調に進み、グラフェンのパターンニング条件の導出に成功したこと、減圧条件を用いたマイクロプラズマ処理により、従来の結晶成長技術の大きな問題点であった基板表面に残留する自然酸化膜の除去に成功したことが挙げられる。後者は、狭いマイクロチャンネルを用いる場合の潜在的問題点であり、その解決は、今後の研究の進展にプラスとなるところが大きいものと期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は以下に示す2つの課題について中心的に研究をおこなう。
【グラフェンマスクを用いたマイクロチャンネルエピタキシー】
昨年度おこなったグラフェン成長のメカニズム検討結果を受け、本年度はグラフェンマスクを用いたマイクロチャンネルエピタキシーをおこなう。一つは、液相成長を用いたGaAsのマイクロチャンネルエピタキシー、もう一つは、有機金属分子線結晶成長を用いたGaNの低角入射マイクロチャンネルエピタキシーへのグラフェンマスクの応用である。グラフェンマスクのパターン化には昨年度購入したプラズマRIEエッチング装置を利用する。
【隣り合う成長層を新たな転位を発生させることなく結合させる手法の開発】
昨年度に引き続き、ワンジッパーモードによる隣り合う成長層を新たな転位を発生させることなく結合させる手法の開発をおこなう。すなわち、隣り合う成長層を一点からジッパーを閉じるように結合させると、ジッパーの結合箇所となるV字で挟まれた部分で転位の発生がなく成長層同士が結合できる。さらに、グラフェンマスクを使用することにより、マスクと成長層との滑りにより成長中に発生する残留応力を緩和することが可能となる。このような成長中の残留応力の緩和も、転位低減化のためには重要な課題となる。
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[Presentation] CVD-growth of highly-uniform multilayer graphene using Au/Ni catalyst2016
Author(s)
Yuki Ueda, Junpei Yamada, Itsuka Uchibori, Masashi Horibe, Shinichi Matsuda, Takahiro Maruyama, and Shigeya Naritsuka
Organizer
8th International Symposium on Advaced Plasema Science and its Applications for Nitrides and Nanometerials (ISPlasma2016)
Place of Presentation
Naogya University, Nagoya, Japan
Year and Date
2016-03-06 – 2016-03-10
Int'l Joint Research
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