2014 Fiscal Year Annual Research Report
金属の触媒効果の利用によるシリコン薄膜の効率的な結晶化法の開発
| Project/Area Number |
25289231
|
|---|
| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
弓野 健太郎 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40251467)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 構造・機能材料 / 表面・界面物性 / 半導体物性 / 結晶成長 / 太陽電池 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
液晶、有機ELパネル用の薄膜トランジスタや薄膜太陽電池は主としてシリコン薄膜を用いて作製されているが、低温（500℃以下）での結晶化が難しく、止むを得ず、電気特性の劣る非晶質の状態で使われている。申請者等は最近、結晶化を促す触媒層が常に再表面に浮上する新規な手法を開発し、ゲルマニウムの結晶化において大幅な結晶化温度の低下（200℃）が可能であることを示した。本研究では、成膜プロセスの改善により、現行の薄膜トランジスタ、薄膜太陽電池用の非晶質シリコン薄膜を結晶に置き換えることでデバイスの高性能化、省エネ化につなげることを目指す。
2014年度は、アルミニウムの超薄膜をあらかじめ堆積した加熱基板上にシリコンを成膜し（サーファクタントクリスタライゼーション法）、従来の結晶化手法であるMIC（Metal-Induced Crystallization）法との比較を行った。MIC法はアルミニウム等の金属薄膜とアモルファスシリコン薄膜の二層膜を形成した後に、加熱処理を行い、シリコンを結晶化させる手法である。その結果、同じ加熱温度、加熱時間ではサーファクタントクリスタライゼーション法の方が結晶化が進行することがわかった。このことは、結晶化の反応が表面で進行することにより反応温度が低下し、反応速度が向上することを示唆している。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
サーファクタントクリスタライゼーション法を用いることにより、当初の目的であった結晶化率の向上に成功し、おおむね計画通りに進行していると考えている。これは、恐らく表面上で結晶化の反応が進んでいるためではないかと考えているが、今後はさらに反応機構の詳細を調べるとともに、さらに結晶化を高める成長手法について検討したいと考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
サーファクタントクリスタライゼーション法を用いることにより、結晶化率を向上させることに成功した。これは、成長表面で結晶化の反応が進んでいるためではないかと考えているが、今後は走査トンネル顕微鏡（STM）を用いて、反応機構の詳細について調べたいと考えている。
Ag(111)面上に1原子層以下の微量のSiを蒸着し、500℃程度の加熱処理を行った表面を室温で観察すると、ステップが活発に移動する流動的な表面相が得られる。この挙動は原子の表面拡散の活発さを示唆しており、サーファクタントクリスタライゼーション法における結晶化率の向上と関連している可能性がある。今後は、STM観察と低速電子線回折（LEED）を用いて、Ag/Si界面での反応挙動を調べるとともに、形成される表面流動相の構造を明らかにし、低温結晶化との関連を明らかにすることを目的とする。
|
| Causes of Carryover |
当初の想定に比べて旅費の支出が少なかったため、次年度の使用額が生じた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は主として、物品費、旅費、論文の投稿料等で使用をする計画である。
|
