| Project/Area Number |
20K04573
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | 公益財団法人科学技術交流財団(あいちシンクロトロン光センター、知の拠点重点研究プロジェクト統括部) |
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Principal Investigator |
Hanada Kenji 公益財団法人科学技術交流財団(あいちシンクロトロン光センター、知の拠点重点研究プロジェクト統括部), あいちシンクロトロン光センター, 技術研究員 (30637319)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有元 圭介 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30345699)
田渕 雅夫 名古屋大学, シンクロトロン光研究センター, 教授 (90222124)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | ダイヤモンド / 転位 / 金属援用終端法 / 金属不純物ドープ / タングステン |
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| Outline of Research at the Start |
ダイヤモンドは物質中最高の熱伝導率，高いキャリア移動度など優れたデバイス特性を有し，エレクトロニクス応用が期待されている．大型ウェハ開発が進んでいるが，大型化に伴い，デバイス特性の劣化を引き起こす結晶欠陥の密度は増加する．産総研の大曲らは，結晶成長中の金属不純物添加により，貫通転位の伝搬を抑制する金属援用終端（MAT）法を提案した．MAT法は面積制約がなく，数um厚の結晶成長で転位伝搬を抑制できる．MAT法を用いて作製したショットキーバリアダイオードは，リーク電流の抑制と耐圧向上が確認された．一方，金属不純物と転位の相互作用は未解明であり，そのメカニズム解明は学術的・工学的に重要である．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we aimed to determine the fine structure of tungsten (W) metal doped in diamond crystals using the metal-assisted termination method, to elucidate the transformation mechanism of dislocation structures, and to reveal the correlation between dislocations and metal impurities. X-ray absorption fine structure (XAFS) measurements confirmed the doping of W atoms into the diamond crystals and clarified the chemical state of the W atoms. However, we were not able to identify the specific doping sites of the W atoms within the crystal. Furthermore, although the correlation between W impurities and dislocations could not be clarified, X-ray topography measurements suggested the possibility that threading dislocations were converted into basal plane dislocations and expelled from the crystal.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ダイヤモンド結晶成長中に金属を微量添加することで、基板から膜中に伸展する貫通転位の伝搬を抑制する金属援用終端法が提案されている。この金属援用終端法の低転位化メカニズム・転位と金属不純物との相関を解明することは、単結晶低転位化技術発展のための学術的知見に寄与することになる。
本研究では、金属援用終端法を用いてタングステンドープされたダイヤモンド単結晶内の転位と金属不純物との相関について明らかにできなかったが、結晶内の貫通転位が基底面転位へ変換され結晶外へ排出された可能性を示唆できた。これが低転位化機構メカニズムの一つである可能性が考えられ、いくらか学術的知見に寄与できたと考えられる。
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