| 研究課題/領域番号 |
14350346
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
無機材料・物性
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
後藤 孝 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60125549)
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| 研究分担者 |
増本 博 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50209459)
木村 禎一 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10333882)
宮崎 英敏 島根大学, 総合理工学部, 助教授 (60344719)
明石 孝也 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (20312647)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
11,500千円 (直接経費: 11,500千円)
2004年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2003年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2002年度: 5,900千円 (直接経費: 5,900千円)
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| キーワード | 炭化ケイ素 / 電子サイクロトロン共鳴 / ECRプラズマ酸化 / シリコンナノ粒子 / 酸素分圧 / フォトルミネッセンス / SiO膜 / RFマグネトロンスパッタ / RFマグトロンスパッタ / 窒素-酸素雰囲気 / Si面-C面 / 屈折率 / 低温酸化 |
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| 研究概要 |
本申請では、ECRプラズマを用いてCVD-SiC基板の酸化を行い、酸化シリコン薄膜およびシリコンナノ粒子分散を有する酸化シリコン薄膜を基板表面に作製し、その成膜条件とナノ粒子生成条件、膜厚、結晶構造、組織との関係を明らかにし、PL特性を評価することを目的とした。
N_2-O_2雰囲気での酸化では、反応温度T=573K, t=7.2ksにおいて、熱酸化やマイクロ波プラズマ酸化にくらべて低温・短時間で高速に酸化膜を作製できることを明らかにした。
Ar-O_2雰囲気での酸化では、Siナノ粒子が分散したSiO_2薄膜が得られた。Siナノ粒子分散SiO_2膜は、酸化温度473K〜673Kにおいて、酸素分圧がP_<o2>=2.0×10^<-4>〜4.0×10^<-4>Paの狭い領域でのみ生成することを見いだした。膜の成膜速度は100nm/hであった。SiO_2膜に分散するナノSiは、粒径が4〜5nmであり、SiO_2母相中に均一に分散していた。ナノSiが分散するSiO_2膜に関して、EL特性は評価できなかったが、PL特性が評価できた。その結果、波長約300nmおよび550、630nmに発光が認められた。発光強度は、酸化温度の減少、酸化時間の減少にともない増加することが明らかとなった。
さらに新たな手法として、RFマグネトロンスパッタリング法によりSiO膜を作製し、ナノSi分散SiO膜の作製に成功した。基板加熱温度600〜900℃で作製された膜では、粒径約5nmの粒子が分散する膜が得られることがわかった。基板加熱温度700℃で成膜したSiO膜は、300nmをピークに強いPL発光が認められた。発光ピーク位置の違いは結晶性、粒径に依存し、強度の違いはナノ粒子密度に依存することが明らかとなった。
本研究によって、SiC基板の高速酸化の手法を確立し、PLデバイスへの展開の可能性を明らかにした。
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