2023 Fiscal Year Annual Research Report
インチサイズダイヤモンド単結晶ウェハ上の結晶成長メカニズムの解明
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21H01832
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
山田 英明 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究チーム長 (90443233)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大曲 新矢 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (40712211)
嶋岡 毅紘 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (80650241)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / 熱フィラメントCVD / 不純物ドープ / 熱流体シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに実施してきた、ダミー基板を用いた成膜試験結果に基づいて、実際に単結晶ダイヤモンド基板を設置して、基板温度を系統的に変化しつつ、ボロンドープ膜を熱フィラメントＣＶＤにより成膜した。成膜試料からは窒素―空孔欠陥に基づく発光がカソードルミネッセンスにて確認でき、基板温度上昇と共にその発光強度が減少傾向を示した。これは、マイクロ波プラズマＣＶＤによる成膜にて、従来得られてきた結果と矛盾しない。一方、ボロンドープによりエキシトン発光領域のスペクトル幅が増大した。成膜したボロンドープ膜の抵抗率も測定したところ、基板の温度上昇と共に抵抗率が概ね一様に低下する相関を確認できた。従来、マイクロ波プラズマＣＶＤを用いて成膜した場合は、膜中のＢ濃度及び結晶成長速度との正の相関が見られるが、現在、同様の相関が得られるかを更に試料点数を増やして詳細に確認している。
基板を配置する治具の形状によって、気相の温度分布が大きく変化することもシミュレーションで確認した。ダミー基板を用いた試験により、基板温度を決定付ける因子としては輻射による熱流入が支配的と思われるが、その基板の周りのラジカル密度は、気相の温度分布や、それによって決まるガスの流れ・拡散などにより決定される。従って、本シミュレーション結果は、基板及びその周りの配置を変えることが、基板へのラジカルの供給量に影響することを意味している。将来的に大面積に渡っての一様成膜を実施する際は、この点に留意した設計が必要となることを示唆している。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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