2015 Fiscal Year Research-status Report
角度分解光電子分光法によるダイヤモンド表面の終端構造と電子帯構造の解明
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15K04681
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
野平 博司 東京都市大学, 工学部, 教授 (30241110)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / 価電子帯 / C1s光電子スペクトル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（独）産業技術総合研究所の山崎 聡（連携研究者）のグループの作製したダイヤモンド試料（試料サイズ2mm角～3mm角）を高感度X線光電子分光装置ESCA-300を用いて測定した。試料の一部は、Bをドープしたものである。また、ESCA-300の分析領域よりも試料サイズが小さいので、サンプルホルダー部分にはAu板を乗せ、C1s,O1sの光電子信号がダイヤモンドからのみになるようにして測定した。測定光電子は、内殻軌道（C 1s, O 1sからの信号で、90°の脱出角度で測定した。また、一部試料の価電子帯の信号はSPring-8の放射光を用いて測定した。以上の測定から、得られた結果を列挙する。
①C 1sスペクトルは、ホウ素濃度を上げていくとピークの幅が広がった。さらに、ホウ素濃度が10^21[1/cm3]においては、低結合エネルギー側に裾を引いた。その起源には、不明なので、今後、検討を行う予定である。②ホウ素濃度が高くなると価電子帯の立ち上がりのエネルギーが下がった。これは、ホウ素Bのドープによりダイヤモンドがｐ型になることと対応している。③ホウ素の濃度が10^18[1/cm3]以上では価電子帯の立ち上がりのエネルギーはほとんど変化しなかった。これは縮退が起きていることを示唆している。
平成27年度は、上記のように表面処理前のダイヤモンドの化学結合状態や価電子帯構造を得ることができた。これは、各種表面処理による影響を評価する上でのリファレンスとなるものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ESCA-300の検出器の故障により研究計画が少し遅れている。しかし、すでに修理が完了しており、今年度中に挽回可能である。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に大きな変更はない。以下の研究計画に基づき進めることで、ダイヤモンドの終端状態（化学結合状態）や不純物と電子状態・電気的特性との関連性を明らかにする。
前年度に、ダイヤモンドの光電子分光測定の基礎的なデータの収集が行えたので、平成２８年度は、不純物を導入した試料、および原子状水素、分子状酸素、原子状酸素などに暴露させたときのダイヤモンドの表面の化学結合状態や価電子帯構造を調べる。また、表面形状や電気的評価を行う。具体的な実験は、以下の手順で行う。
前年度に確立させた手法を用いて、ダイヤモンド試料（一部試料は、不純物を導入）を準備する。次に、超高感度・高分解能X線光電子分光分析装置ESCA-300に試料を導入後、各種表面処理と角度分解X線光電子分光測定を試料を大気にさらすことなく繰り返し行う。また、さらに最表面の化学結合状態をより詳細に測定できるSPring-8での放射光を用いた軟X線角度分解光電子分光測定（野平が、平成28年度のSPring-8のビームタイムを確保のために課題申請を予定している）を行う。得られた角度分解光電子スペクトルに、前年度と同様に最大エントロピー法を用いた解析手法を適用することで、ダイヤモンド表面と表面近傍の価電子帯構造、組成および化学結合状態の原子スケールの深さ方向分布を高精度で求める。さらに、一部試料は、電気的測定（I-V評価等）を行い、角度分解X線光電子分光の解析結果と比較検討する。
また、平成２９年度は、平成２８年度に引き続き、真空槽内で、原子状水素、分子状酸素、原子状酸素などに暴露させたときのダイヤモンドの表面の化学結合状態や価電子帯構造、不純物が価電子帯構造に及ぼす影響を調べる。また、表面形状や電気的評価を行う。これらの結果を基に、特に電気的評価と化学結合状態との関連に注目して、比較検討を進める。
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[Presentation] Initial Stage of SiO2/SiC Interface Formation on C-face 4H-SiC2015
Author(s)
Tomoya Sasago, Hitoshi Arai, Shunta Yamahori, Hiroshi Nohira
Organizer
2015 International Workshop on DIELECTRIC THIN FILMS FOR FUTURE ELECTRON DEVICES – SCIENCE AND TECHNOLOGY
Place of Presentation
Miraikan, National Museum of Emerging Science and Innovation（東京都江東区）
Year and Date
2015-11-02 – 2015-11-04
Int'l Joint Research
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