2014 Fiscal Year Research-status Report
有機液体中でのダイヤモンドヘテロエピタキシーとその成長機構の解明
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26620197
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
蒲生 美香(西谷美香) 東洋大学, 理工学部, 教授 (00323270)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 3C-SiC / ダイヤモンド / 有機液体 / シリコン基板 / 液相法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ガラス器具で組み立て可能な簡便な装置を用いて、エタノール等有機液体中のシリコン基板上に、高速かつ安全に炭化ケイ素（3C-SiC）薄膜、さらにはその上にダイヤモンド薄膜を合成することを目指した研究である。実現すれば、これらの優れた物性を新しい半導体材料として実用化し、エネルギー・環境問題に貢献することにもつながると期待される。一方で、ダイヤモンドを有機液体中で合成した例はいままでに報告が無く、これが現実のものとなれば、ダイヤモンド結晶成長メカニズムに対する理解が進むことが期待され、基礎科学的にも意義深い。本研究で用いる「固液界面接触分解法」（特許第3713561 等）は、ダイヤモンド表面化学の基礎研究成果から独自に開発した新しい合成法である。今年度は、以下の２点について検討した。（１）メタノールに純水を混合することにより、炭素の供給を不足気味とし、シリコン基板の固相からシリコンを供給してSiC薄膜の合成を試みた。（１）については、メタノールと純水の体積比が50％に近付くと、基板加熱が不安定となり、純水混合の限度がわかった。次に、電子顕微鏡観察により、シリコン基板表面には3C-SiC層の生成が示唆される変化が観察された。この表面変化には、800度以上の反応温度が必要と見られる結果が得られた。さらに、コバルト触媒をシリコン基板表面に担持し、熱酸化処理を施すことと、3C-SiC層の生成との相関は高いと考えられる結果が得られた。（２）有機液体に純水を加えず、有機液体のみを使用して同様の合成実験を行うことにより、ダイヤモンド核発生を試みた。その結果、3C-SiC層の生成を示唆する表面変化が確認できたが、（１）よりも変化量は少ないとみられた。実験上、基板表面での温度ムラが合成条件と3C-SiC層生成との関係を不明瞭にすると見られ、マスクにより触媒担持面積を限定する検討を加える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
基板温度や触媒量、熱酸化温度等の合成パラメータと3C-SiC層生成との関係は、大まかにはわかってきたが、基板表面での条件ムラにより、生成物状態のパラメータ依存性までは明らかにできていない。条件ムラ改善の方策は立っているので、実行に移すことで進展が見込める。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画段階の予定に沿って研究を進める。合成実験では、実験のパラメータに対する生成物の構造や物性の変化を系統的に調べることで、進むべき道を選択していくことになるため、実験数が膨大になることはしばしばである。が、未知の課題に取り組む今回のテーマにおいても、合成パラメータと生成物の相関を系統的実験によって明らかにする方針で進める。
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| Causes of Carryover |
データ処理等研究に使用するＰＣの購入を検討したが費用が不足したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ＰＣ購入を検討する。
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Research Products
(1 results)
