2019 Fiscal Year Annual Research Report
化学ポテンシャル図を基にした半導体成膜プロセスの構築ーSnS成膜を例としてー
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17H03436
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
野瀬 嘉太郎 京都大学, 工学研究科, 准教授 (00375106)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 反応拡散 / 化学ポテンシャル図 / ヘテロ界面 / 近接昇華法 / 蒸留 / バルク結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初予定していた，金属硫化物により化学ポテンシャルを積極的に制御し，反応拡散によりSnSの成膜を試みる研究は，ほぼコンセントが実証されたため，今年度は昨年見出した，SnとSnSの蒸気圧差を利用してSnSを蒸留単離する新しいプロセスの研究を遂行した。
昨年度SnSのバルク単結晶育成方法を確立したが，今年度は他の系への拡張を行った。SnSe, GeSに関して蒸留単離とブリッジマン法を組み合わせた手法により，いずれも単結晶を得ることに成功した。加えて，SnSとSnSeの固溶体に関しても同様の手法により単結晶が得られることを確認した。特に，このような固溶体に対しては組成の制御が重要となるが，本研究の手法を用いた場合，蒸発源の固溶体組成と得られる単結晶の組成の差は1at%以内であった。また，組成に従って，格子定数・バンドギャップも連続的に変化することも明確にした。
一方，薄膜作製に関しては，昨年度採用した抵抗加熱による真空蒸着法では単相のSnS薄膜が得られるものの，その表面ラフネスの大きいことが問題の一つであった。そこで今年度は近接昇華法による成膜を試みた。ランプ加熱炉内にカーボン製のホルダーを設置することで近接昇華法を模擬した。これにより成膜を行った結果，層状物質であるSnSの積層方向が基板面に対して配向した薄膜を得られる条件を見出した。粒径は数十マイクロメートル程度であり，表面のラフネスは大幅に改善した。しかし，粒界にピンホールが確認され，被覆率が100％ではないことが推察された。加えて，移動度，キャリア濃度がバルク単結晶に比べて１～２程度小さいという問題点も解決されていない。これらは今後の課題として現在検討中である。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(3 results)
