2006 Fiscal Year Annual Research Report
シリコン半導体薄膜およびナノ構造材料の極低温合成に関する基礎的研究
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18550014
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
佐藤 哲也 山梨大学, クリーンエネルギー研究センター, 助教授 (60252011)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 清和 山梨大学, 大学院医学光学総合研究部, 教授 (40324181)
山中 淳二 山梨大学, 大学院医学光学総合研究部, 助教授 (20293441)
有元 圭介 山梨大学, 大学院医学光学総合研究部, 助手 (30345699)
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| Keywords | ナノ材料 / 太陽電池 / トンネル反応 / アモルファスシリコン / 微結晶シリコン / 低速電子 / 極低温 / 水素原子 |
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| Research Abstract |
極低温に冷却した基板表面に原料ガスを付着しながらHeの放電により生成した低速電子(<200eV)を照射して成膜する半導体薄膜合成法を開発した。この原理は、電子励起により原料ガスの分解効率を高め、同時に水素原子のトンネル効果を利用して製膜するものである。これにより原料ガスの分解効率を高め、緻密でかつ良質なアモルファスシリコンを極低温においても合成することができる。極低温で合成した薄膜の水素含有量は、従来のプラズマ気相化学成長法(PECVD)により形成した場合の値と同等であった。結晶性Siの形成機構を解明するために、原料ガスをSi_2HH_6に替えて、40K〜100Kの温度領域で製膜し、固体生成物の反応収率の基板温度依存性を昇温脱離法により調べた。また、薄膜の水素含有量や光学定数(屈折率,消衰係数)の温度依存性をFT-IRおよび分光エリプソメトリーにより詳細に調べた。素化アモルファスシリコン(a-Si : H)中に微結晶シリコン(nc-Si : H)が形成される条件(SiH_4の昇華温度近傍:40-45K)では、分子のマイグレーションにより空孔が比較的少なく、薄膜中の水素含有濃度および欠陥密度の少ない緻密性の高い膜が得られことが分かった。
また、極低温で合成した半導体を用いたMOS-FETを作製するために、窒素放電に替えることにより、シリコン窒化膜(siNx)を合成した。siNxはPEcvD法に比べ水素含有量が非常に少ない良質な絶縁膜であることがわかった。
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