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有機金属ナノクラスターイオンビームの高輝度化とストイキオメトリ結晶成長への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H02997
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 プラズマ科学
研究機関大阪大学

研究代表者

吉村 智  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40294029)

研究分担者 竹内 孝江  奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (80201606)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
キーワード有機金属 / イオンビーム / 結晶成長 / 有機金属分子 / シリコンカーバイド
研究成果の概要

ヘキサメチルジシラン、TEOS、ヘキサメチルジゲルマンを解離してできるフラグメントイオン種を、質量分離低エネルギーイオンビーム装置を用いて調査した。また、これらのフラグメントイオンのうち、SiCH3+, Si(OH)3+, GeCHx+をそれぞれ抽出し、各々をシリコン基板に照射して成膜実験を行った。できた膜をXPSやFTIR等で分析したところ、それぞれ、SiC, SiO2, GeCであることが分かった。ヘキサメチルジシラン、TEOS、ヘキサメチルジゲルマンはいずれも爆発性のない、比較的安全な原料であることから、この方法により、SiC, SiO2, GeCを安全に成膜できることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

(1)本研究では、有機金属ナノクラスターイオンビーム法を開発し、これによるストイキオメトリ結晶形成技術の基盤を確立した。(2)本研究で成膜に成功した結晶種は、例えば、シリコンカーバイド(SiC)である。SiCは次世代の省エネ大電力用ワイドギャップ半導体である。(3)SiC成膜に通常用いられるシランは自己発火性がある。一方、本研究で原料に用いたヘキサメチルジシランは危険性が低く、これを使えば安全に成膜を行うことができる。(4)本研究で用いた原料はいずれもたいへん安価である。本研究の技術を使用すれば、SiCなどの半導体膜や酸化ケイ素などの絶縁体膜を、社会に安価で供給できるようになる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Effects of injected ion energy on silicon carbide film formation by low-energy SiCH3+ beam irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura Satoru、Sugimoto Satoshi、Takeuchi Takae、Murai Kensuke、Kiuchi Masato
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 685 ページ: 408-413

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2019.06.057

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-energy mass-selected ion beam deposition of silicon carbide with Bernas-type ion source using methylsilane2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshimura, S. Sugimoto, T. Takeuchi, K. Murai, M. Kiuchi
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 9 号: 9 ページ: 095051-095051

    • DOI

      10.1063/1.5116614

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characteristics of films deposited by the irradiation of GeCHx+ ions produced from hexamethyldigermane and their dependence on the injected ion energy2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshimura, S. Sugimoto, T. Takeuchi, K. Murai, M. Kiuchi
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      巻: 461 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2019.09.014

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of fragment ions produced from hexamethyldigermane and the production of low-energy beam of fragment ion possessing Ge-C bond2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura Satoru、Sugimoto Satoshi、Takeuchi Takae、Kiuchi Masato
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 9 号: 2 ページ: 025008-025008

    • DOI

      10.1063/1.5084181

    • 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] Identification of fragment ions produced from hexamethyldisilazane and production of low-energy mass-selected fragment ion beam2018

    • 著者名/発表者名
      Satoru Yoshimura, Satoshi Sugimoto, Takae Takeuchi, Kensuke Murai, Masato Kiuchi
    • 雑誌名

      Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B

      巻: 430 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2018.05.040

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Injected ion energy dependence of SiC film deposited by low-energy SiC3H9+ ion beam produced from hexamethyldisilane2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura Satoru、Sugimoto Satoshi、Takeuchi Takae、Murai Kensuke、Kiuchi Masato
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      巻: 420 ページ: 6-11

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2018.01.031

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-energy mass-selected ion beam production of fragments from tetraethylorthosilicate for the formation of silicon dioxide film2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura Satoru、Sugimoto Satoshi、Takeuchi Takae、Murai Kensuke、Kiuchi Masato
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 655 ページ: 22-26

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2018.04.003

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 質量分離有機金属分子イオンビーム堆積法のストイキオメトリ成膜への応用2019

    • 著者名/発表者名
      吉村智、杉本敏司、竹内孝江、村井健介、木内正人
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ヘキサメチルジシラザンの解離フラグメントによる低エネルギーケイ素分子イオンビームの生成2018

    • 著者名/発表者名
      吉村智、杉本敏司、竹内孝江、村井健介、木内正人
    • 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] 解離フラグメントによる有機金属イオンビームの生成とストイキオメトリ結晶成長2018

    • 著者名/発表者名
      吉村智、杉本敏司、竹内孝江、村井健介、木内正人
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第35回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 低エネルギーケイ素分子イオンビームの生成と酸化ケイ素成膜への応用2018

    • 著者名/発表者名
      吉村智、杉本敏司、竹内孝江、木内正人
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 低エネルギー有機ケイ素イオンビームの生成とSiC等成膜への応用2017

    • 著者名/発表者名
      吉村智、杉本敏司、竹内孝江、木内正人
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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