| 研究課題/領域番号 |
20K04573
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 公益財団法人科学技術交流財団(あいちシンクロトロン光センター、知の拠点重点研究プロジェクト統括部) |
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研究代表者 |
花田 賢志 公益財団法人科学技術交流財団(あいちシンクロトロン光センター、知の拠点重点研究プロジェクト統括部), あいちシンクロトロン光センター, 技術研究員 (30637319)
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| 研究分担者 |
有元 圭介 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (30345699)
田渕 雅夫 名古屋大学, シンクロトロン光研究センター, 教授 (90222124)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | ダイヤモンド / 転位 / 金属援用終端法 / 金属不純物ドープ / タングステン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ダイヤモンドは物質中最高の熱伝導率，高いキャリア移動度など優れたデバイス特性を有し，エレクトロニクス応用が期待されている．大型ウェハ開発が進んでいるが，大型化に伴い，デバイス特性の劣化を引き起こす結晶欠陥の密度は増加する．産総研の大曲らは，結晶成長中の金属不純物添加により，貫通転位の伝搬を抑制する金属援用終端（MAT）法を提案した．MAT法は面積制約がなく，数um厚の結晶成長で転位伝搬を抑制できる．MAT法を用いて作製したショットキーバリアダイオードは，リーク電流の抑制と耐圧向上が確認された．一方，金属不純物と転位の相互作用は未解明であり，そのメカニズム解明は学術的・工学的に重要である．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，金属援用終端法によるダイヤモンド単結晶の低転位密度化のメカニズム解明を目標に，ダイヤモンド中に添加されたタングステン金属不純物と転位との相互作用を解明することを目的としている．タングステン原子の局所微細構造・ドーパントサイトの評価，転位種別・分布の解析，歪み状態・分布の評価を行う．これらの解析結果をもとに，タングステン金属不純物による転位形態の変態機構をモデル化し，タングステン金属不純物と転位の相互作用について学術的に解明することを目的としている．
2020年度は，高温高圧合成法により作製されたダイヤモンド単結晶基板上に，高温フィラメントを用いた化学気相成長法を用いて，タングステンをin-situドーピングしつつダイヤモンド単結晶膜を成長させた．作製したダイヤモンド単結晶膜試料の蛍光X線測定により，タングステンドープが確認された．ダイヤモンド単結晶中のタングステンの蛍光X線吸収微細構造（XAFS）スペクトルを取得し，得られたXAFSスペクトルの広域X線吸収微細構造（EXAFS）解析により，タングステン原子からの第1・第2・第3隣接原子間距離を見積もった．見積もられた隣接原子間距離とXAFSスペクトル解析をもとにダイヤモンド結晶構造中のタングステン原子の配置と局所微細構造の特定できる可能性がある．タングステン原子のダイヤモンド結晶構造中の配置と局所微細構造は，転位との相関を明らかにする上で重要な情報となる．
2021年度に，タングステン金属を添加したダイヤモンド単結晶膜試料の歪み測定，転位測定，顕微ラマンマッピング測定，逆格子空間マッピング測定を行った．得られた結果をもとに解析を進めている．不純物と転位との相関に関して知見を得るためには，さらなる測定を詳細に行い解析を進める必要がある．2022年度にそれらの測定・解析を行う予定である．
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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
2021年度にて，タングステン金属を添加したダイヤモンド単結晶膜試料の歪み測定，転位測定，顕微ラマンマッピング測定，逆格子空間マッピング測定を行うことができた．不純物と転位と歪みとの相関に関して知見を得るためには，さらなる測定を詳細に行い解析を進める必要がある．2022年度にそれらの測定・解析を行う予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
ダイヤモンド結晶構造中のタングステン金属原子不純物・歪み・転位の関連性を考察するために，さらなる実験を行い微細構造情報・転位情報・歪み情報を詳細に取得していき解析を行う．解析結果をもとに，タングステン金属添加による，ダイヤモンド結晶の転位構造の変態機構の解明にアプローチする．
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