2015 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
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25289231
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
弓野 健太郎 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40251467)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| 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 |
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| 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を用いて作製されているが、低温（ガラス基板の利用できる500℃以下）での結晶化が難しいことからアモルファスの状態で利用されることが多い。したがって、低温で効率的に結晶シリコンを作製するプロセスが開発できれば、上記の応用においても、高性能な結晶薄膜を利用することが可能となる。本研究では、結晶化を促す金属触媒を利用した新規な結晶化手法の開発を目指す。さらなる低温化（300℃以下）が実現出来れば、プラスチック上への成膜も可能となり、無機物質による高性能半導体を利用したフレキシブルデバイスの実現に貢献することもできる。
低温結晶化を実現する触媒としては、シリコンと共晶系の状態図を示すものが多い。AgSiも共晶系の状態図を示す組み合わせであり、銀とシリコンの積層膜のアニール処理によるシリコンの結晶化が報告されている。今回、低温結晶化の起源を探る目的でAg(111)表面上に蒸着した微量のシリコン原子の挙動を走査トンネル顕微鏡、低速電子線回折を用いて観察したところ、Agの原子間距離の伸長や表面の流動性を確認出来た。また、同じく共晶系を示すAuGe系においても同様の現象を確認することに成功した。この表面流動性は、共晶系を示す金属と半導体の組み合わせ一般に見られる現象である可能性があり、金属触媒を利用した低温結晶化との関連が示唆される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Si/Ag(111)系の表面流動性に加えて、同じく共晶系を示すGe/Au(111)においても流動性が確認され、この現象が共晶系に広く見られるものであることを示した。また、加熱基板上にゲルマニウムと金を同時に供給することで、結晶化が効率的に進むことを新たに発見するなど、研究は順調に進展しているものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、走査トンネル顕微鏡を用いて共晶系表面の観察を行い、表面流動性の起源を解明するとともに、低温結晶化プロセスとの関連について考察する。また、加熱基板上にゲルマニウムと金を同時に供給することで、結晶化が効率的に進むことを新たに発見したが、このメカニズムについても考察し、さらなるプロセスの効率化につなげていきたいと考えている。
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