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大気圧プラズマジェットを用いたフレキシブル基板上単結晶シリコンCMOS技術

研究課題

研究課題/領域番号 16H04334
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関広島大学

研究代表者

東 清一郎  広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (30363047)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワード結晶成長 / 大気圧プラズマ / 優先配向 / 電気電子材料 / シリコン / 電子デバイス・機器
研究成果の概要

大気圧熱プラズマジェット(TPJ)をアモルファスシリコンに照射しつつ高速走査することで溶融領域からの横方向結晶成長を誘起する手法において、結晶成長面方位制御を目指し、①超ハイパワーTPJ発生技術の開発、②超高速走査法の開発、の2項目を両立する技術開発をおこなった。TPJ放電ガスとしてArにN2を添加することで125kW/cm2の超ハイパワーを達成するとともに、回転ステージを用いることで最大18m/sの高速結晶化を達成した。更に本手法で(111)に面方位制御された結晶成長が可能であり、回転軸と平行方向に微速移動し結晶化領域を重ねつつ溶融結晶化することで大面積に展開可能な連続結晶成長を達成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大気圧プラズマ(TPJ)を超ハイパワー化する手法として窒素ガス添加という簡便な方法が劇的な効果をもたらすことを見出した。このハイパワーTPJにより従来達成できなかった超高速の結晶成長を実現することが可能となり、18m/sの走査速度でガラス上のアモルファスシリコンを結晶化することに成功した。またシリコン結晶の面方位を(111)に制御可能であることを見出し、これはフラットパネルディスプレイ等の大面積エレクトロニクスの性能を飛躍的に向上させうる技術として有用な知見を与える成果である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 12件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Extremely high-power-density atmospheric-pressure thermal plasma jet generated by the nitrogen-boosted effect2018

    • 著者名/発表者名
      H. Hanafusa, R. Nakashima, W. Nakano, and S. Higashi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 57 号: 6S2 ページ: 06JH01-06JH01

    • DOI

      10.7567/jjap.57.06jh01

    • NAID

      210000149213

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of ultra high-power thermal plasma jet and its application to crystallization of amorphous silicon films2017

    • 著者名/発表者名
      R. Nakashima, R. Shin, H. Hanafusa, and S. Higashi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 56 号: 6S2 ページ: 06HE05-06HE05

    • DOI

      10.7567/jjap.56.06he05

    • NAID

      210000147968

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Melting and Crystallization of Amorphous Germanium Films on Insulating Substrate By Atmospheric Pressure Micro-Thermal-Plasma-Jet2018

    • 著者名/発表者名
      S. Higash, H. Harada, and T. Nakatani
    • 学会等名
      2018 ECS and SMEQ Joint Int. Meeting (Cancun, Mexico, Sept. 30 - Oct. 4, 2018), #1064
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of a Molten Region on Amorphous Silicon Film By High-Speed Camera and Contactless Temperature Measurement during Atmospheric Pressure Thermal Plasma Jet Annealing2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizukawa, H. Hanafusa, and S. Higashi
    • 学会等名
      2018 ECS and SMEQ Joint Int. Meeting (Cancun, Mexico, Sept. 30 - Oct. 4, 2018), #1196
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ultra-High-Speed Crystallization of Amorphous Silicon Films on Flexible Glass Substrate by Thermal-PlasmaJet Irradiation Using Cylindrical Rotation Stage2018

    • 著者名/発表者名
      W. Nakano, H. Hanafusa, S. Higashi
    • 学会等名
      2018 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2018), (Tokyo, Japan, Sept. 9-13, 2018). N-8-04
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Activation of High-temperature-implanted Phosphorus Atoms in 4H-SiC by Atmospheric Pressure Thermal Plasma Jet Annealing2018

    • 著者名/発表者名
      H. Hanafusa, S. Higashi
    • 学会等名
      Ext. Abs. 2018 18th Int. Workshop Junction Tech. (IWJT-2018), (Shanghai, China, Mar. 8-9, 2018), pp. 24-27
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nitrogen-boosted Atmospheric Pressure Thermal-Plasma-Jet Generation and Its Application to Crystallization of Amorphous Silicon Films on Flexible Glass2018

    • 著者名/発表者名
      S. Higashi
    • 学会等名
      2018 Int. Thin-Film Transistor Conf. (ITC2018), (Guangzhou, China, Feb.- Mar. 2, 2018), pp. 46
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超ハイパワー熱プラズマジェットによる核生成制御2017

    • 著者名/発表者名
      東 清一郎
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会 山陰特別研究会
    • 発表場所
      島根県
    • 年月日
      2017-03-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 熱プラズマジェットによる超急速熱処理と半導体デバイス応用2017

    • 著者名/発表者名
      東 清一郎
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ハイパワー大気圧熱プラズマジェットの加熱特性評価とシリコン薄膜の結晶成長制御2017

    • 著者名/発表者名
      中島 涼介、花房 宏明、東 清一郎
    • 学会等名
      第64回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Investigation on Crack Suppression Mechanism in Micro-Thermal-Plasma-Jet Crystallization of Amorphous Silicon Films on Flexible Glass Substrate2017

    • 著者名/発表者名
      T. Hieda, H. Hanafusa, and S. Higashi
    • 学会等名
      Int. Workshop Nanodevice Technologies 2017
    • 発表場所
      Higashi-Hiroshima, Japan
    • 年月日
      2017-03-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイパワー大気圧熱プラズマジェットの生成とアモルファスシリコン結晶化への応用2017

    • 著者名/発表者名
      中島 涼介、新 良太、花房 宏明、東 清一郎
    • 学会等名
      応用物理学会シリコンテクノロジー分科会 第199回研究集会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2017-02-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 超ハイパワー大気圧プラズマジェットによる急速熱処理と単結晶シリコン成長技術への応用2017

    • 著者名/発表者名
      東 清一郎
    • 学会等名
      エコ薄膜研究会
    • 発表場所
      琉球大学
    • 年月日
      2017-01-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Micro-thermal-plasma-jet Crystallization of Amorphous Silicon Films on Flexible Glass Substrate2017

    • 著者名/発表者名
      T. Hieda, R. Shin, H. Hanafusa, S. Higashi
    • 学会等名
      34th Symposium on Plasma Processing (SPP34) / The 29th Symposium on Plasma Science for Materials (SPSM29)
    • 発表場所
      Sapporo, Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2017-01-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extremely High-power-density Atmospheric Pressure Thermal-Plasma-Jet Generated by Nitrogen-boost Effect2017

    • 著者名/発表者名
      H. Hanafusa, W. Nakano, R. Nakashima and S. Higashi
    • 学会等名
      Int. Symp. Dry Process (DPS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation on Crack suppression by Thermal-Plasma-Jet Crystallization of Amorphous Silicon Films on Flexible Glass Substrate2017

    • 著者名/発表者名
      T. Hieda, H. Hanafusa, S. Higashi
    • 学会等名
      231st Electrochem. Soc. (ECS) Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of Ultra High Power Thermal Plasma Jet (Super TPJ) and Its Application to Crystallization of Amorphous Silicon Films2016

    • 著者名/発表者名
      R. Nakashima, R. Shin, H. Hanafusa and S. Higashi
    • 学会等名
      Int. Symp. Dry Process (DPS2016)
    • 発表場所
      Sapporo, Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2016-11-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイパワー大気圧熱プラズマジェット照射によるシリコン薄膜の高速溶融結晶化と結晶成長制御2016

    • 著者名/発表者名
      中島 涼介、新良太、花房宏明、東清一郎
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会 第13回研究集会
    • 発表場所
      龍谷大学
    • 年月日
      2016-10-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] フレキシブルガラス基板上アモルファスシリコン膜の熱プラズマジェット結晶化2016

    • 著者名/発表者名
      稗田 竜己、新 良太、花房 宏明、東 清一郎
    • 学会等名
      第77回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ハイパワー大気圧熱プラズマジェット照射によるシリコン薄膜の高速溶融結晶化2016

    • 著者名/発表者名
      中島 涼介、新 良太、花房 宏明、東 清一郎
    • 学会等名
      第77回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマによるIV 族半導体薄膜の結晶成長と欠陥制御2016

    • 著者名/発表者名
      東 清一郎
    • 学会等名
      第77回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Atmospheric pressure micro-thermal-plasma-jet irradiation on amorphous germaniumstrips and its application to thin film transistor fabrication2016

    • 著者名/発表者名
      S. Higashi, H. Harada, T. Nakatani
    • 学会等名
      2016 Asia-Pacific Workshop Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Dev. (AWAD2016)
    • 発表場所
      Hakodate, Japan
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Activation of Impurity Atoms in 4H-SiC Wafer by Atmospheric Pressure Thermal Plasma Jet Irradiation2016

    • 著者名/発表者名
      S. Higashi
    • 学会等名
      2016 Int. Workshop Junction Tech. (IWJT-2016)
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2016-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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