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2012 Fiscal Year Annual Research Report

高品質CVDダイヤモンドを用いた高機能電子デバイス開発の基礎研究

Research Project

Project/Area Number 21246011
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

伊藤 利道  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00183004)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 毎田 修  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40346177)
Project Period (FY) 2009-04-01 – 2013-03-31
KeywordsCVDダイヤモンド / マイクロ波プラズマCVD / 微斜面(001)基板 / ホウ素ドープダイヤモンド / 粒子検出器 / パワーデバイス / 不純物バンド伝導 / 燐ドープダイヤモンド
Research Abstract

本年度は、1.高速応答性・2次元検出機能を有するダイヤモンド光子・粒子検出器の実現、2.アンドープ、p型及びn型CVDダイヤモンドの高品質化作製プロセスの適正化、及び、3.ダイヤモンド電子デバイス作製の基礎プロセスの構築への寄与、について研究を行った。
1.について、(1) デバイスシミュレータにより素子構造を適正化したp型層を抵抗層とする位置検出可能なダイヤモンド検出器を、市販のCVD基板や高圧合成Ib基板を用いて作製した場合、待機中の消費電力を十分下げ、極微小信号を検出するには、高品質化したホモエピ膜の均一性が不十分であり、残存貫通欠陥を更に低密度化する必要があった。また、(2) 電子線に対する検出特性には信号増幅効果が観測された。
2.について、微斜面(001)基板に対して、(1) ホモエピした、室温以下でキャリアが縮退した高濃度ホウ素ドープ薄膜層を、適切な水素プラズマ照射により非縮退化した後、アンドープ薄膜層のエピ成長、並びに、同様な高濃度ホウ素ドープ層のエピ・非縮退化を繰返す積層構造作製の基礎プロセスを開発し、その有用性を明らかにした。(2) マイクロ波プラズマCVD法における高濃度燐デルタドープ層の多層積層プロセスを開発し、n型試料作製に対する有効性を実証した。
3.において、(1) 燐ドープn型(001)試料のオーミック電極形成におけるポストプロセスでは、赤外線や窒素プラズマによる急速加熱は有効であるが、水素プラズマ急速加熱は有用でないことが分かった。(2) 微斜面(001)基板上にダイヤモンドp-i-n接合を形成し、電流注入による深紫外領域の自由励起子発光を微弱ながら確認した。また、(3) デバイスシミュレータにより素子構造を適正化したノーマリオフ型ダイヤモンドFETを試作した結果、期待される特性を十分に得るにはゲート絶縁膜の品質向上が必要であることが判明した。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (18 results)

All 2012 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (16 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Sensitivity improvement of γ-ray detector fabricated with self-standing CVD diamond by attaching heavy element film2012

    • Author(s)
      Hidenori Sato
    • Journal Title

      Diamond and Related Materials

      Volume: vol. 29 Pages: 2 - 7

    • DOI

      10.1016/j.diamnd.2012.06.004

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Microwave-Plasma Chemical-Vapor-Deposition Homoepitaxial Processes Suitable for Heavily P-Doped Diamond Films on Vicinal (001) Surfaces2012

    • Author(s)
      S. Tada
    • Organizer
      11th Asia Pacific Conference on Plasma Science and Technology
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      20121002-20121005
  • [Presentation] Carrier Transport Property of Heavily Boron-Doped Degenerate Diamond Single-crystalline Thin Layers Etched with Hydrogen Plasma2012

    • Author(s)
      T. Kuki
    • Organizer
      2012 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      20120925-20120927
  • [Presentation] 高濃度ホウ素ドープした(001)微斜面基板上のホモエピタキシャルCVDダイヤモンド層の特性評価

    • Author(s)
      森 玲央奈
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会(2012年秋季)
    • Place of Presentation
      愛媛大学・松山大学
  • [Presentation] ホモエピタキシャルCVDダイヤモンド積層構造におけるμmオーダーで相互に分離された縮退p型領域からの正孔拡散

    • Author(s)
      市川 大地
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会(2012年秋季)
    • Place of Presentation
      愛媛大学・松山大学
  • [Presentation] 高濃度ホウ素ドープ縮退ダイヤモンド単結晶CVD薄膜におけるキャリア輸送特性の水素プラズマ照射時間依存性

    • Author(s)
      九鬼 知博
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会(2012年秋季)
    • Place of Presentation
      愛媛大学・松山大学
  • [Presentation] 燐ドープCVDダイヤモンド薄膜におけるオーミック電極形成と高機能化

    • Author(s)
      多田 周平
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会(2012年秋季)
    • Place of Presentation
      愛媛大学・松山大学
  • [Presentation] 単結晶CVDダイヤモンド層を用いた位置敏感検出器構造の検討

    • Author(s)
      勝本 健太
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会(2012年秋季)
    • Place of Presentation
      愛媛大学・松山大学
  • [Presentation] CVDダイヤモンド薄膜上に形成した電極の局所的特性に関するケルビンフォース顕微鏡による大気中評価

    • Author(s)
      大島 光
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会(2012年秋季)
    • Place of Presentation
      愛媛大学・松山大学
  • [Presentation] 微斜面(001)CVDダイヤモンド薄膜における表面修飾状態の評価とその大気中安定性

    • Author(s)
      内田 直樹
    • Organizer
      第53回真空に関する連合講演会
    • Place of Presentation
      甲南大学
  • [Presentation] 微細柱状構造高品質CVDダイヤモンドの作製プロセスの適正化とデバイス応用

    • Author(s)
      橋本 竜一
    • Organizer
      第53回真空に関する連合講演会
    • Place of Presentation
      甲南大学
  • [Presentation] CVDダイヤモンドを用いたp-i-p型パワーデバイスの素子構造及び作製プロセスの検討

    • Author(s)
      早川 光
    • Organizer
      第53回真空に関する連合講演会
    • Place of Presentation
      甲南大学
  • [Presentation] 高配向多結晶CVDダイヤモンドにおける高濃度ホウ素ドープ層の高品質化

    • Author(s)
      溝端 勇介
    • Organizer
      第53回真空に関する連合講演会
    • Place of Presentation
      甲南大学
  • [Presentation] マイクロ波プラズマプロセスによる非縮退高濃度ホウ素ドープ単結晶CVDダイヤモンド層の積層構造化とそのキャリア輸送特性

    • Author(s)
      九鬼 知博
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会(2013年春季)
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学
  • [Presentation] MWPCVDプロセスによるp-i-p型ダイヤモンドFETの構造適正化

    • Author(s)
      早川 光
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会(2013年春季)
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学
  • [Presentation] 高濃度ホウ素ドープCVDダイヤモンドにおける電気化学電極特性の結晶品質依存性

    • Author(s)
      溝端 勇介
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会(2013年春季)
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学
  • [Presentation] 縮退p型CVDダイヤモンド層の分離孤立型に基づくホウ素アクセプタの実効的活性化エネルギーの低減

    • Author(s)
      市川 大地
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会(2013年春季)
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学
  • [Remarks] 大阪大学工学研究科伊藤研究室

    • URL

      http://daiyan.eei.eng.osaka-u.ac.jp/

URL: 

Published: 2014-07-24  

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