ダイヤモンド半導体の実現を目指した乾式真空研磨法の開発

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K14062
• Research Institution: Ariake National College of Technology
• Principal Investigator: 坂本 武司 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (60452934)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 次世代半導体素材 / 単結晶ダイヤモンド / 化学機械的研磨法 / 真空雰囲気 / ダイヤモンド研磨 / 超硬脆材料

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，究極の半導体材料として期待されている単結晶ダイヤモンドに対して，新規的な研磨方法を提案するものである．真空雰囲気中で合成石英を工具として定圧研磨することで，単結晶ダイヤモンドを高効率で研磨することが可能である．また，高精度な研磨面を獲得することができる．研磨の最中，工作物である単結晶ダイヤモンドは発光する．申請者はこの新規的な研磨方法を「真空研磨法」と呼んでいる．本研究では，研磨レートや到達面粗さといった研磨特性を明らかにすることで，単結晶ダイヤモンドを半導体素材として利用するための有効な研磨法として提案する．さらに実用研磨メカニズムを明らかにすることを目的としている．これまで，ダイヤモンド砥粒を使って実施していた前加工によるスクラッチ痕がなかなか消滅しないという問題があったが，研磨条件を工夫することで改善することが確認できた．また，研磨後の工具の定性分析を行い，工具に付着した着色が黒鉛化
したダイヤモンドであることが確認できた．この結果により研磨メカニズムが解明されてきている．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究開始と同時にコロナ禍により行動が制限され，研究活動を計画通りに進行させることができなくなった．また，事故により測定機が故障し，交換部品が米国製であったことから，修理に膨大な時間を要してしまった．

Strategy for Future Research Activity

研究遅延の原因であったコロナ禍も終息し，測定機も修理が完了したことで，研究を進行させることが可能となった．
当初，研磨中の発光現象を測定するシステムを構築して，発光現象を管理することで研磨特性も管理できないかと考えていたが，光の照度が微少なため，計測が可能なCCD分光装置が購入できていない．
研磨レートと到達面粗さを集中して計測し，研磨特性を明らかにする．

Causes of Carryover

コロナ禍，事故による測定装置の故障により，研究の進行が遅延したため，次年度に使用額が生じた．
実験を実施するための試料費，研磨装置の改良に使用する．研磨レートを計測するため，単結晶ダイヤモンドに対して収束イオンビームにより凹みを加工する必要があり，他大学の機器センターに有料で依頼するのに予算を使用する．また，学会発表，論文発表を予定しており，旅費，投稿経費として予算を使用する．