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メゾスコピック構造形成のためのフリーラジカル制御

研究課題

研究課題/領域番号 05237102
研究種目

重点領域研究

配分区分補助金
研究機関東京工業大学

研究代表者

清水 勇  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (40016522)

研究分担者 小田 俊理  東京工業大学, 量子エレクトロニクス研究センター, 教授 (50126314)
板谷 謹悟  東北大学, 工学部, 教授 (40125498)
松田 彰久  電子技術総合研究所, 室長
広瀬 全孝  広島大学, 工学部, 教授 (10034406)
研究期間 (年度) 1993 – 1995
研究課題ステータス 完了 (1995年度)
配分額 *注記
78,200千円 (直接経費: 78,200千円)
1995年度: 22,000千円 (直接経費: 22,000千円)
1994年度: 30,600千円 (直接経費: 30,600千円)
1993年度: 25,600千円 (直接経費: 25,600千円)
キーワードメゾスコピック構造 / 半導体 / その場観察 / 表面反応 / シリコン / 分光エリプソメトリー / STM-AFM / 量子サイズ効果 / フリーラジカル / 原子レベル制御 / 新機能創製 / 自己組織化 / アモルフアス・シリコン / ポリシリコン
研究概要

半導体物質であるシリコンを中心にそのメゾスコピック構造形成プロセスを高精細に制御するために、分光エリプソメトリー、FTIR-ATR、STM-AFM(電気化学的制御)、IR-RASなどの「その場観測」の情報をもとにして、フリーラジカルによる表面化学反応の制御を試みた。得られた主な成果を列挙すると:(1)分光エリプソメトリーによるその場観測と水素原子など、活性化学種による化学アニーリング効果により、高品質アモルファス・シリコンの光学ギャップを1.55eV-2.10eVまでの広い領域で制御する中距離構造制御法を開発した。(2)フッ素と水素の関与する表面化学反応を制御し、400℃以下の温度でガラス基板上に高品質多結晶シリコン薄膜を制御する新技術を開発した。(3)-110℃の低温基板上にプラズマで生成されたシリルラジカルから流動性の高いポリマー状薄膜を形成し、nanometerサイズの形状を持つシリコン微細構造形成プロセスを開発すると共に、その表面反応過程をFTIR-ARTによるその場観測結果から解析した。(4)シランのプラズマ分解で生成されるフリーラジカルの定量的把握と表面化学反応の制御の系統的検討結果より、アモルファス・シリコン薄膜の欠陥消滅機構、およびキャリアー移動度の改善のための構造制御を可能にした。(5)シリコン結晶(111),(110)のHF,NH_4F溶液による化学エッチング機構について、電気化学的に制御されたSTM-AFMによる原子オーダー観測結果の解析から、反応優先サイトを解明すると共に、高性能化学エッチング技術を開拓した。(6)AFMカンチレバ-を使った機械的原子操作と水素原子による構造制御を併用し、nanometerサイズのシリコン結晶を指定位置に生成する方法を開発し、一電子トンネル効果、可視光発光など量子ドット効果を確認した。

報告書

(4件)
  • 1995 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1994 実績報告書
  • 1993 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (44件)

  • [文献書誌] R.W.Collins,I.Shimizu: "Insitu observation using spectroscopic ellipsometry of surface of semiconductive thin films" OYO-BUTSURI. 65. 237-243 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Akasaka and I.Shimizu: "Fabrication of high-quality poly-Si thin films combined with in situ real-time spectroscopic ellipsometry" J.Non-cryst.Solids. 198-200. 883-886 (1996)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Miyoshi,Y.Yoshida,S.Miyazaki,M.Hirose: "Real time observation of surface reactions during a-Si:H deposition or H_2 plasma annealing by using FTIR-ATR" J.Non-cryst.Solids. 198-200. 1029-1033 (1996)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Ganguly,A.Matuda: "Control of the electron and hole drift mobilities in plasma deposited s-Si:H" Mat.Res.Soc.Proc.336. 336-346 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S-L.Yau,K.Kaji and K.Itaya: "Electrochemical etching Si(001)in NH_4F solution" Appl.Phys.Lett.66. 766-768 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Otabe,T.Katani,T.Ifuku,H.Yajima and S.Oda: "Nanocrystalline silicon formation in SiH_4 plasma cells" J.Non-cryst.Solids. 198-200. 875-878 (1996)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Oda: "Preparation of nanocrystalline silicon quantum dot structure by pulsed plasma" Adv.Coolid and Interface Sci., 875-878 (1996)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Gao and K.Itaya: "The handbook of surface imaging and visualiztion" CRC press,Boca Raton,USA, 681 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R.Collins, I.Shimizu: "In situ observation using spectroscopic ellipsometry of surface of semi-conductive thin films" OyoButsuri. 65 (3). 237-243 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Akasaka, I.Shimizu: "Fabrication of high qualitypoly-Si thin films combined with in situ time-time spectroscopic ellipsometry" J.Non-cryst.Solids. 198-200. 883-886 (1996)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Miyoshi, Y.Yoshida, S.Miyazaki, M.Hirose: "Real time observation of surface reactions during a-Si : H deposition of H2 plasma annealing by using FTIR-ATR" J.Non-cryst.Solids. 198-200. 1029-1033 (1996)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Ganguly, A.Matsuda: "Control of the electron and hole drift mobilities in plasma deposited a-Si : H" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.336. 336-346

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.-L.Yau, K.Kaji, K.Itaya: "Electrochemical etching Si (001) in NH4F solution" Appl.Phys.Lett.66. 766-768 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Otabe, T.Katani, T.Ifuku, H.Yajima, S.Oda: "Nano crystalline silicon formation in SiH4 plasma cells" J.Non-cryst.Solids. 198-200. 875-878 (1996)

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    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Oda: Preparation of nanocrystalline silicon quantum dot structure by pulsed plasma. Adv.Coolid and Interface Sci, 875-878 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Gao and K.Itaya: The Handbook of Surface Imaging and Visualization. CRC press, Boca Roton, USA, 681 (1995)

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    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Akasaka: "In situ real time studies of the formation of polycrystalline siliconfilms on glass grown by a layer-by-layer technique" Appl. Phys. Lett.66. 3441-3443 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Nakamura: "Roles of atomic hydrogen in chemical annealing" Jpn. J. Appl. Phys.34. 442-449 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] S. L. Yau: "Electrochemical etching of Si(001)in NH_4F solution: Initial stage and {111} microfacet formation" Appl. Phys. Lett.66. 766-768 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K. kaji: "Atomic scale etching process ofn-Si(111)in NH_4F solution: In situ scanning tunneling microscopy" J. Appl. Phys.78. 5727-5733 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] M.Otobe: "Fabrication of nanocrystalline Si by SiH_4 plasma cell" Mat. Res. Soc. Symp. Proc.377. 51-56 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] M.Azuma: "Relation between defect densityand local structure of a-Si: H" Mat. Res. Soc. Symp. Proc.377. 191-196 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] I.S.Osborne: "Stable hydrogenated amorphous silicon films deposited from silane and dichlorosilane by rf plasma chemical vapour deposition" Appl. Phys. Lett.66. 965-967 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] I.S.Osborne: "Plasma enhanced chemical vapor deposition hydrogenated amorphous silicon from dichlorosilane and silane gasmixtures" Jpn. J. Appl. Phys.34. L536-L538 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] A.Matsuda: "Improvement of hydrogenated amorphous silicon germanium alloy using lw power disilane discharges without hydrogen dilution" Appl. Phys. Lett.67. 1274-1276 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Gao: "In siru structural investigation of surface imaging and visualization" CRC Press, Boca Raton USA, 40 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Nakamura: "Roles of atomic hydrogen in Chemical Annealing" Jpn.J.Appl.Phys.34. 442-449 (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] De-YanHe: "Carrier transport in polycrystalline silicon films deposited by a layer-by-layer technique" J.Appl.Phys.76. 4728-4733 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yokoi: "Fabrication of stable hydrogenated amorphous silicon from SiH_2Cl_2 by ECR-hydrogen-plasma" Solar Energy Materials and Solar Cells. 34. 517-523 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Miyoshi: "In Situ Observation of Surface Reactions during Plasma Enhanced CVD Using FT-IR-ATR" Proceeding of the 16th Symposium on Dry Process. 151-155 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 広瀬全孝: "高流動性プラズマCVDによる薄膜形成" 応用物理. 63. 1118- (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Gautam Ganguly: "Growth Process of a-Si:H" Optoelectromics-Devices and Technologies-. 9. 269-276 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Gautam Ganguly: "Reduction of the defect density in hydrogenated amorphous silicon by thermally energized growth precursor" Appl.Phys.Letters. 64. 3581-3583 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Ian S.Osborne: "The effect of mesh bias and substrate bias on the properties of a-Si:H deposited by triode plasma chemical vapour deposition" Jpn.J.Appl.Phys.33. 5663-5667 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] T.Abe: "Total Inhibition of the Oxygen Reduction Reaction at Au(111)by Copper Adlayers in Sulfuric Acid Solution" Bulletin of the Chemical Society of Japan. 67. 2075-2078 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] L.-J.Wan: "In Situ Scanning Tunneling Microscopy of Well Ordered Rh(111)Electrodes" Journal of the Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. (in press). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] M.Otobe: "Selective Etching of Hydrogenated Amorphous Silicon by Hydrogen Plasma" Jpn.J.Appl.Phys.33. 4442-4445 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] S.Oda: "Preparation of Nanocrystalline Silicon by Pulsed Plasma Processing" Materials Research Society Symposium Proceedings. 358(in press). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shin,M.Hashimoto,K.Okamoto,S.Miyazaki and M.Hirose: "High-Fluidity Deposition of Silicon by Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition Using Si_2H_6 or SiH_4" Japanese Journal of Applied Physics. 32. 3081-3084 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] S.Sugita,T.Abe,and K.Itaya: "Electrochemical Scanning Tunneling Microscopy of Silver Adlayers on Iodine Coated Au(111)in Perchloric Acid Solution" Appl.Phys.Lett.97. 8780-8785 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] G.Ganguly and A.Matsuda: "Defect Formation During Growth of Hydrogenated Amorphous Silicon" Phys.Rev.B. 47. 91-96 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] K Nakamura,T.Akasaka,K.Araki,H.Ishida,I.Shimizu: "Structural relaxation in Si network induced by atomic hydrogen under observation with in situ ellipsometry" J.Non-Cryst.Solids. (印刷中). (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] M.Azuma,T.Yokoi,I.Shi-iya,and I.Shimizu: "Stable a-Si:H fablicated from halogenous silane by ECR hydrogen plasma" J.Non-Cryst.Solids. (印刷中). (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] M.Otobe,M.Kimura,S.Oda: "Selective Etching of Hydrogenated Amorphous Silicon by Hydrogen Plasma" Japanese Journal of Applied Physics. (印刷中). (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書

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公開日: 1993-04-01   更新日: 2016-04-21  

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