2017 Fiscal Year Annual Research Report
大気圧プラズマジェットを用いたフレキシブル基板上単結晶シリコンCMOS技術
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16H04334
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
東 清一郎 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (30363047)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 大気圧プラズマ / 結晶成長 / 優先配向 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は従来のプラズマジェット結晶化の最高速度4m/sを大幅に上回るで10m/s以上の結晶成長速度を達成することを目的として研究をおこなった。
まずプラズマジェットの高パワー化に関しては、放電ガスのアルゴンに窒素を添加することで大幅な高密度化を達成できることを見出した。従来のプラズマジェットによる被処理基板表面でのパワー密度がおよそ60kWcm-2であったのに対して、窒素添加により125kWcm-2にまで高パワー化に成功した。また、特定のアルゴン/窒素混合条件において、プラズマジェットがビーム状に噴出する現象を見出した。この結果、約300mmに達するビーム状大気圧プラズマジェットを得ることに成功した。
一方、10m/s以上の走査速度を得るために円筒型回転ステージを導入し、円筒ステージ表面極薄ガラスのフレキシブル基板を固定し、これを回転させながらプラズマジェットを照射し結晶化することに成功した。
特定の条件下でプラズマジェットによるアモルファスシリコン薄膜の溶融・結晶成長実験をおこなったところ、(111)に優先配向した結晶を見出した。更にこれに重ね照射をおこなうことで、初めに成長した結晶を種として(111)結晶の連続成長を達成できることを実験的に実証し、大面積化への可能性を得ることに成功した。
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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
当初の計画通り、10m/sを超える超高速結晶成長を高密度大気圧プラズマジェットならびに円筒型回転ステージの開発により達成した。更にガラス上のシリコン薄膜結晶成長において(111)優先配向の達成に成功した。よって、当初の計画に対しておおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２９年度に得られた研究成果に基づき、シリコン結晶成長における優先配向が誘起される条件を実験的に明らかにする。特に支配的な要因を明確にし、更に高速度カメラを用いたその場観察実験を併用することで配向制御に向けた基礎的な知見を蓄積する。これにより大面積にわたり面方位制御されたシリコン結晶薄膜の成長を達成し、更にこれをチャネルに用いたトランジスタを試作することで、電気特性とその均一性の評価から、本研究の成果を実証することを目指す。
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