2016 Fiscal Year Annual Research Report
ナノSi結晶とワイドギャップ半導体の複合化プロセスの開発とデバイス提案
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16H04327
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
近藤 英一 山梨大学, 総合研究部, 教授 (70304871)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Bernard Gelloz 名古屋大学, 工学研究科(国際), 特任准教授 (40343157)
金 蓮花 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (40384656)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 多孔質シリコン / 酸化亜鉛 / 超臨界流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）高品質PS層製作のためのイメ-ジング計測方法および計測装置の開発：本年度は、重点的に高品質ナノシリコン製作用装置の開発と超臨界流体による細孔内へのZnO堆積原料の充填挙動を検討した。 発光強度が最大値になる時を捉えるため、CMOSデバイスを取り入れたハードウェアの開発、画像処理用ソフトウェアの開発を行った。開発した装置を用いてECO処理中の発光現象を調べ、時間に対してガウス分布近似変化を示すことを分かった。その結果を基に、発光強度が最大値になる判断基準を設定し、ECO処理完了時間を判断・制御を行うことができた。
（２）超臨界流体を用いたワイドギャップ半体埋め込みプロセスの開発：超臨界流体中での細孔内へのZnO堆積原料の充填挙動を調べるために、まずFT-IRでは超臨界CO2中の原料の吸収強度が大きすぎるため、基板の表面の細孔を選択的に検出することを目的としてエリプソメトリを用いた。試料には直径2nmの細孔を有するSiO2ベースの多孔質薄膜を用いた。原料にはZnMOPD(Bis(2-methoxy-6-methyl-3,5-heptanedionate)zinc(II))を用いた。ZnMOPDを供給しない場合（CO2とアセトンのみ）の場合には反射光の偏光状態は変化しなかったが、ZnMOPDを供給した場合には大きな変化が生じ、細孔内にZnMOPDが捕捉されていることが分かった。ついで、ZnMOPDをアセトンに溶解しCO2中に供給、ガラス基板上に200～350℃の温度で堆積を試みた。ガラス基板に親水化前処理を行った場合に透明な連続膜が堆積することを確認できた。
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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
１）高品質PS層製作のためのイメ-ジング計測方法および計測装置の開発
本年度は、重点的に高品質ナノシリコン製作用装置の開発と超臨界流体による細孔内へのZnO堆積原料の充填挙動を検討した。 ナノシリコンの製作には、フッ化水素酸溶液中でシリコンチップの陽極酸化処理後、より高い発光効率を得るため硫酸溶液中でECO 処理を行う。新たに開発したECO処理中の発光観測装置を用いて発光強度が最大値になる判断基準を設定し、ECO処理完了時間を判断・制御を行うことができた。当初の計画に記載されていたことであり順調に進展している。
２）超臨界流体を用いたワイドギャップ半体埋め込みプロセスの開発
超臨界流体中での細孔内へのZnO堆積原料の充填挙動を調べるために、まずFT-IRでは超臨界CO2中の原料の吸収強度が大きすぎるため、基板の表面の細孔を選択的に検出することを目的としてエリプソメトリを用いた。圧力を10 MPa、温度は40ないし150℃と変化させた。ZnMOPDを供給しない場合（CO2とアセトンのみ）の場合には反射光の偏光状態は変化しなかったが、ZnMOPDを供給した場合には大きな変化が生じ、細孔内にZnMOPDが捕捉されていることが分かった。ついで、来年度実施計画であったZnO堆積実験を実施し高品質を示唆する透明な連続膜が堆積することを確認できた。計画ではFT-IRを用いることになっていたがエリプソメトリに変更して基礎的な物理化学現象を観測できた。細孔充填プロセスの詳細は決定しなかったが代わりに来年度実施予定の堆積プロセス開発を行った。
以上から本研究課題はおおむね順調に進捗していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に開発した製作装置を取り入れ、ナノシリコンの製作を行い、発光デバイスの開発を行う。発光デバイスには、ナノシリコン層の表面にAl-doped ZnOの成膜したものと、ナノシリコン層の中にZnO を堆積したものが考えられる。まずは、透明電極のとなるAl-doped ZnOの光学・電気的性質を調べ、発光デバイスの最適な電極状態を探す。その結果を用いて、発光デバイスを製作する。埋め込みプロセスは前年度までに概略決定した細孔充填条件と連続膜堆積条件に基づき、充填した原料が再流出せずにZnOに転換する条件を吸着速度論的に検討する。
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