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マイクロ波急速加熱による薄膜シリコン結晶形成技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K06255
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関東京農工大学

研究代表者

蓮見 真彦  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60261153)

研究協力者 鮫島 俊之  
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
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードマイクロ波加熱 / シリコン / 結晶化 / 活性化 / ソーラーセル / マイクロ波 / 加熱炉 / アモルファスシリコン / 熱拡散ドーピング / 電子デバイス・機器 / ナノ材料 / 太陽電池 / 半導体物性
研究成果の概要

マイクロ波を吸収して発熱する炭素粉末の性質を利用した半導体急速加熱装置を開発した。出力200Wの2.45GHzマイクロ波を金属性キャビティ内に照射し、キャビティの中央に設置した炭素粉末とアルゴンガスを石英管に封入したカーボン・ヒーティング・チューブに吸収させることにより、温度1200℃での熱処理を実現した。この装置を用いて、膜厚50nmのアモルファスシリコン薄膜の結晶化を試み、4インチ基板全面に渡って0.89~0.94の高い結晶化率を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

今回の研究成果は、カーボン・ヒーティング・チューブを用いたマイクロ波急速加熱装置のさまざまな応用の可能性を示している。本研究で開発したカーボン・ヒーティング・チューブは、無電極の発熱ランプであり、電気的な配線を必要としないため、耐久性に優れている。また、配線を通じた熱の逃げが発生しないため、従来にない省エネルギー性の高い加熱装置を実現することができる。さらに、従来のランプやヒーターに用いられる高価なレアメタルを必要とせず、安価な装置製造を可能とする。

報告書

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

    (13件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Carbon Heating Tube Used for Rapid Heating System2019

    • 著者名/発表者名
      Sameshima Toshiyuki、Miyazaki Tomoyoshi、Kobayashi Go、Arima Takuji、Kikuchi Toshitaka、Uehara Takuma、Sugawara Takashi、Hasumi Masahiko、Serizawa Izumi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 7 ページ: 23798-23805

    • DOI

      10.1109/access.2019.2897981

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Activation Behavior of Polycrystalline Silicon Films by Phosphorus Ion Implantation at 200oC2017

    • 著者名/発表者名
      T. Sugawara, N. Tanaka, S. Kimura, M. Hasumi, T. Nagao, Y. Inouchi, T. Sameshima
    • 雑誌名

      Proc. Workshop on Active Matrix Flatpanel Display and Devices

      巻: - ページ: 270-271

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallization and activation of silicon by microwave rapid annealing2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kimura, K. Ota, M. Hasumi, A. Suzuki, M. Ushijima, and T. Sameshima
    • 雑誌名

      Appl. Phys. A

      巻: 122 号: 7

    • DOI

      10.1007/s00339-016-0220-7

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Crystallization of Silicon Thin Films By Microwave-Induced Rapid Heating2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kimura, K. Ota, M. Hasumi, A. Suzuki, M. Ushijima, and T. Sameshima
    • 雑誌名

      Proc. in PhotoVoltaic Technical Conference

      巻: - ページ: 2118-2118

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Fabrication of crystalline silicon solar cells by rapid heating with carbon heating tube2019

    • 著者名/発表者名
      Toshitaka Kikuchi, Takashi Sugawara, Takuma Uehara, Tomoyoshi Miyazaki, Go Kobayashi, Masahiko Hasumi, Takuji Arima, Toshiyuki Sameshima
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Heating equipment with carbon heating used to activate silicon and fabricate its solar cells2018

    • 著者名/発表者名
      Toshitaka Kikuchi, Takashi Sugawara, Takuma Uehara, Tomoyoshi Miyazaki, Go Kobayashi, Masahiko Hasumi, Toshiyuki Sameshima
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Carbon Heating Tube Used for Rapid Heating System for Semiconductor Annealing2018

    • 著者名/発表者名
      T. Miyazaki, G. Kobayashi, T. Sugawara, T. Kikuchi, M. Hasumi, and T. Sameshima
    • 学会等名
      THE 25TH INTERNATIONAL WORKSHOP ON ACTIVE-MATRIX FLATPANEL DISPLAYS AND DEVICES
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Heat treatment in liquid water at 80oC used to improve the interface characteristic of metal-oxide-semiconductor capacitor2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshito Hirokawa、Masahiko Hasumi、Toshiyuki Sameshima、Tomohisa Mizuno
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] PN接合におけるバイアス電圧印加による光誘起少数キャリアライフタイムの挙動2017

    • 著者名/発表者名
      太田康介, 鮫島俊之, 蓮見真彦, 水野智久
    • 学会等名
      第14回薄膜材料デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Activation Behavior of Polycrystalline Silicon Films by Phosphorus Ion Implantation at 200oC2017

    • 著者名/発表者名
      T. Sugawara, N. Tanaka, S. Kimura, M. Hasumi, T. Nagao, Y. Inouchi, T. Sameshima
    • 学会等名
      The 24th International Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and Devices
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PN接合におけるバイアス電圧印加による光誘起少数キャリアライフタイムの挙動2016

    • 著者名/発表者名
      太田康介, 蓮見真彦, 鮫島俊之
    • 学会等名
      第13回薄膜材料デバイス研究会
    • 発表場所
      龍谷大学響都ホール(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-10-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Microwave Rapid Heating Used for Diffusing Impurities in Silicon2016

    • 著者名/発表者名
      K. Ota, S. Kimura, M. Hasumi, A. Suzuki, M. Ushijima, T. Sameshima
    • 学会等名
      The Twenty-Third International Workshop on Active-Matrix Flatpanel Displays and Devices
    • 発表場所
      Avanti Kyoto Hall, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystallization of Silicon Thin Films By Microwave-Induced Rapid Heating2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kimura, K. Ota, M. Hasumi, A. Suzuki, M. Ushijima, and T. Sameshima
    • 学会等名
      The Electrochemical Society 229th meeting
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-06-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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