| 研究課題/領域番号 |
20H02478
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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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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
會田 英雄 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (10811648)
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| 研究分担者 |
木村 豊 青山学院大学, 理工学部, 助教 (40838851)
澤邊 厚仁 青山学院大学, 理工学部, 教授 (70187300)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
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| キーワード | ダイヤモンド / ヘテロエピタキシャル成長 / CVD法 / 欠陥密度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
次世代究極半導体ダイヤモンドデバイスの実現に向け、大型ダイヤモンド基板が求められることから、大型化への期待感の高いヘテロエピタキシャルダイヤモンド成長技術に着目する。そこでの喫緊の課題は結晶の高品質化、すなわち欠陥密度の徹底的な低減である。成長時に発生する結晶欠陥を下地基板・成長様式・成長条件・成長テクニックにより抑制して実用レベルの高品質ダイヤモンド基板実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
ダイヤモンドヘテロエピタキシャル成長を実用化するには、結晶欠陥発生を抑制して結晶を高品質化する必要がある。完ぺきな下地基板製作と、発生した欠陥を消滅/低減するための欠陥伝搬制御の特殊成長テクニックの開発、ならびにそれらの技術融合を検討した。下地基板となるMgO表面の無じょう乱研磨加工とその後の洗浄およびアニール手法を確立し、原子レベルステップテラス表面創製に成功した。また選択成長技術による転位低減の可能性を見出した。さらに、ダイヤモンド成長中の成膜状況および基板反りのリアルタイムモニタリングに世界初で成功し、成長時応力の計測を可能とした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
温室効果ガス削減に極めて大きな貢献が期待されるダイヤモンドによる究極の省エネルギーパワー半導体デバイスの実現には、高品質かつ大型のダイヤモンド基板実現が必須である。ヘテロエピタキシャル成長法による基板大型化には目途が付いているが、結晶欠陥密度の低い高品質ダイヤモンド成長技術開発が必要である。本検討を通じ世界に先駆けて成功した成長時応力のリアルタイム計測により、成長応力の発生機構を検討できる可能性が見出された。また成膜条件のリアルタイム精密制御を可能とすることで低欠陥化できる可能も見出したことから、大型かつ高品質なダイヤモンド基板の実現に向けた成膜制御技術が大きく進展した。
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