| 研究課題/領域番号 |
20H02673
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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31010:原子力工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
石井 保行 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先進ビーム利用施設部, 課長 (00343905)
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| 研究分担者 |
山崎 雄一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子機能創製研究センター, 上席研究員 (10595060)
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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 |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | keVサブミクロンビーム / 異種イオン注入 / シリオン空孔 / 混合イオンマイクロビーム / SiCデバイス / イオン源 / 位置決め装置 / マイクロビーム / 異種イオン / SiC半導体デバイス / イオンマイクロビーム / シリコン空孔 / 異種イオン混在ビームの発生 / サブミクロンイオンビーム / プラズマ型イオン源 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
次世代パワーデバイス材料の炭化ケイ素半導体（以下、SiCデバイス）の内部の温度や磁場による電流分布等（以下、物理量）のその場観察が重要である。現在その方法がないが、有力なのは、SiCデバイス内のSi空孔（以下、Vsi）からの発光波長の変化から物理量を測定する量子センシング技術である。本研究では、応募者らが開発した単一ガスイオンのkeVサブミクロンビーム形成技術を基に、異種ガスイオンを混在させたkeVサブミクロンビームを形成し、一回の照射でSiCデバイス内の深度が異なる複数の重要要素にVsiを製作する照射する技術の開発を試みる。
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| 研究実績の概要 |
次世代パワーデバイス材料の炭化ケイ素半導体（以下、SiCデバイス）の開発においては、その内部情報、温度や磁場による電流分布等（以下、物理量）の、その場観察が重要である。現在、その有力な候補は、SiCデバイス内のSi空孔（以下、Vsi）から発せられる光の波長の変化から物理量を測定する量子センシング技術である。本研究では、代表者らが開発した単一種類ガスイオンのkeVサブミクロンビーム形成装置を基に、異種ガスイオンを混在させたkeVサブミクロンビームを形成し、一回の照射で SiCデバイス内の深度が異なる複数の重要要素にVsiを製作する照射技術の開発を試みる。
令和4年度は、①令和2年度に開発したイオン源の改良と性能評価及び②次年度に実施する混合イオンビームの試料照射の準備を行った。
①では、令和2年度に開発したイオン源を、さらに改良した。令和3年度にイオン源の改良を行ったが、プラズマの発生が不安定であったため、令和4年度でさらに改良を行った。フィラメントの太さや、据付方法、絶縁方法を改良した。この結果、プラズマが安定に発生できるとともに、ペニング・イオン放電において、プラズマ発生電圧が、これまでの1/3から1/4に低減させることができた。これはプラズマ温度を下げられたことになり、マイクロビーム形成に重要なビームのエネルギー幅の低減につながるものである。
②では、次年度試料にマイクロビームを照射する際、目的の位置に正確に照射するため、試料のデジタル画像から数十マイクロメールの精度で照射位置を決める画像位置決め装置を整備した。この装置は、超長距離望遠顕微鏡と画像位置決め装置とで構成される。真空チェンバー内に設置した試料を真空外に置いた顕微鏡とCCDカメラで撮影し、デジタル変換をすることで、照射位置を決めるものである。顕微鏡とCCDカメラの解像度から、数10マイクロメートルの精度で照射位置を決めることができる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度マイクロビームを形成する予定であったが、イオン源の改良を行い、イオン源をさらにマイクロビーム形成に適したものにすることができた。また、次年度に実施する予定であった試料照射装置を前倒しして整備した。これらのことから概ね順調に進展していると評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
混合イオンでマイクロビームを形成し、実際にSiC試料に照射する。
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