2014 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー活性化CVDによる立方晶SiC高速エピタキシャル成長
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25630273
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
後藤 孝 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60125549)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 暁彦 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20451635)
且井 宏和 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70610202)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 炭化ケイ素 / レーザーCVD / 高速成膜 / エピタキシャル成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、レーザー活性化化学気相析出（ レーザーCVD） により高品質SiCエピタキシャル膜を高速レートで合成することを目的とする。これまで、赤外レーザー照射によりCVD 成膜プロセスを活性化し、機能性セラミックス膜の成膜速度を飛躍的に高めることに成功してきた。本研究では、この高い光エネルギー活性場を利用し、SiC エピタキシャル成長の高速化を図る。気相成長膜の構造解析を通して、レーザー活性特有の成長メカニズムを明らかにし、高品質のSiC の高速成膜を目指した。得られた主要な知見を以下に示す。
1. 近赤外CO2および赤色半導体レーザーを用い、3C-SiCや非晶質SiC膜を最大で2200 μm/hの高速成膜を実現した。
2. 従来のCVDの3C-SiCのエピタキシャル成長では、基材表面と平行な<111>積層欠陥が導入されるが、半導体レーザーを用いた本プロセスでは、基材表面と平行な<111>積層欠陥を持つピラミッド組織の3C-SiC膜、基材表面から傾斜した<111>積層欠陥を持つ針状組織の3C-SiC膜が気相成長した。比較的レーザー照射強度が低く、CVD炉内圧力が高い条件下でピラミッド組織が形成し、レーザー照射強度が高く、CVD炉内圧力が低い条件下で針状組織が形成した。これらの3C-SiC膜は柱状モードで成長し、粒径は成長方向に対して増加することを明らかにした。さらに、これらエピタキシャル成長の成膜速度は40μm/hに達し、これは従来のCVDの10倍以上であった。
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