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超省エネ型パワーデバイス作製用の大型ダイヤモンド単結晶ウェハ合成フロンティア開拓

研究課題

研究課題/領域番号 25820129
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

山田 英明  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 先進パワーエレクトロニクス研究センター, 主任研究員 (90443233)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードダイヤモンド / プラズマ / バルク単結晶 / ダイヤモンドウェハ / マイクロ波プラズマ / シミュレーション
研究成果の概要

1インチを超える大面積ダイヤモンド単結晶ウェハの作製実証と、その為に必要となる、大面積に渡る一様性の高い高速合成に関する知見を得るため、実機形状下でのシミュレーションを実施し、実際に合成した結果との比較により、合成メカニズムの理解と、高品質化へ向けての最適化を試みた。数値的に合成速度を予測する従来モデルの不備を修正し、実際の合成速度分布を説明すること概ね成功した。微量窒素の効果や、基板前処理を検討した結果、2インチ大の接合基板を作製実証することに成功した。更なる大面積上の高速合成を達成するために希ガスを導入した系で合成を実施し、一様性を維持しつつ合成速度を向上できることを確認できた。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 産業財産権 (4件)

  • [雑誌論文] Factors to control uniformity of single crystal diamond growth by using microwave plasma CVD2016

    • 著者名/発表者名
      山田英明、茶谷原 昭義、大曲 新矢、杢野 由明
    • 雑誌名

      DIAMOND AND RELATED MATERIALS

      巻: 63 ページ: 17-20

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2015.09.016

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of intentionally introduced nitrogen and substrate temperature on growth of diamond bulk single-crystals2015

    • 著者名/発表者名
      山田英明、茶谷原 昭義、杢野 由明
    • 雑誌名

      JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS

      巻: 55 号: 1S ページ: 01AC07-01AC07

    • DOI

      10.7567/jjap.55.01ac07

    • NAID

      210000145955

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dielectric properties of single crystalline diamond wafers with large area at microwave wavelengths2015

    • 著者名/発表者名
      山田英明、Andreas Meier、Francesco Mazzocchi、Sabine Schreck、Theo A. Scherer
    • 雑誌名

      DIAMOND AND RELATED MATERIALS

      巻: 58 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2015.05.004

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Numerical microwave plasma discharge study for the growth of large single-crystal diamond2015

    • 著者名/発表者名
      山田 英明、茶谷原 昭義、杢野 由明、鹿田 真一
    • 雑誌名

      DIAMOND AND RELATED MATERIALS

      巻: 54 ページ: 9-14

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2014.11.005

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of crystallographic orientation on the homoepitaxial overgrowth on tiled single crystal diamond clones2015

    • 著者名/発表者名
      山田 英明、茶谷原 昭義、杢野 由明、加藤 有香子、鹿田 真一
    • 雑誌名

      DIAMOND AND RELATED MATERIALS

      巻: 印刷中 ページ: 17-21

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2015.01.007

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Unintentional tungsten incorporation in diamond during hot-filament chemical vapor deposition2015

    • 著者名/発表者名
      大曲 新矢、Srimongkon Kridsanapan、Vittaya Amornkitbamrung、山田 英明、茶谷原 昭義、鹿田 真一
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: 40 号: 1 ページ: 47-50

    • DOI

      10.14723/tmrsj.40.47

    • NAID

      130005068870

    • ISSN
      1382-3469, 2188-1650
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Characterization of free-standing single-crystal diamond prepared by hot-filament chemical vapor deposition2014

    • 著者名/発表者名
      S.Ohmagari, H.Yamada, H.Umezawa,A.Chayahara,T.Teraji and S.Shikata
    • 雑誌名

      Diamond and Related Materials

      巻: 48 ページ: 19-23

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2014.06.001

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] デバイス用ダイヤモンドウェハのUVアシスト研磨に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      田川 智彦, 峠 睦, 坂本 武司, 鹿田真一, 山田 英明, 加藤 有香子
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 80 ページ: 587-591

    • NAID

      130004745482

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A 2-in. mosaic wafer made of a single-crystal diamond2014

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada, A. Chayahara, Y. Mokuno, Y. Kato and S. Shikata
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 104 号: 10 ページ: 102110-102110

    • DOI

      10.1063/1.4868720

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 大面積ダイヤモンド基板上への合成におけるAr導入効果2016

    • 著者名/発表者名
      山田 英明、茶谷原 昭義、杢野 由明
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド合成用のマイクロ波のパルス化による効果2015

    • 著者名/発表者名
      山田 英明、茶谷原 昭義、杢野 由明
    • 学会等名
      第32回プラズマ・核融合学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知)
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 単結晶ダイヤモンドウェハ作製技術開発2015

    • 著者名/発表者名
      山田 英明、茶谷原 昭義、杢野 由明
    • 学会等名
      先進パワー半導体分科会 第2回講演会
    • 発表場所
      大阪国際交流センター(大阪)
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Single-crystal diamond growth with sub-millisecond-pulsed discharge of microwave plasma2015

    • 著者名/発表者名
      山田 英明、茶谷原 昭義、杢野 由明
    • 学会等名
      CRP-9/GEC-68/SPP-3
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-10-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイヤモンドウェハ・バルクの作製技術開発2015

    • 著者名/発表者名
      山田 英明
    • 学会等名
      第3回放電・プラズマ気相シミュレーション技法調査専門委員会
    • 発表場所
      金沢大学(石川)
    • 年月日
      2015-09-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Planarization and Smoothing of CVD Grown Diamond Wafer by Atmospheric Pressure Plasma Based Process2015

    • 著者名/発表者名
      道上久也、田畑雄壮、遠藤勝義、山田 英明、茶谷原 昭義、杢野 由明、山村和也
    • 学会等名
      ASPEN2015
    • 発表場所
      ハルピン,中国
    • 年月日
      2015-08-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Progress and current status of single crystal diamond wafers for high power electronics2015

    • 著者名/発表者名
      山田英明
    • 学会等名
      The 3rd French Japanese workshop on diamond power devices
    • 発表場所
      Nimes, FRANCE
    • 年月日
      2015-07-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study of growth mechanism for uniform CVD of single-crystal diamond2015

    • 著者名/発表者名
      山田 英明、茶谷原 昭義、大曲 新矢、杢野 由明
    • 学会等名
      NDNC2015
    • 発表場所
      静岡グランシップ(静岡)
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of inpurity and substrate temperature on diamond growth2015

    • 著者名/発表者名
      山田 英明
    • 学会等名
      ISPlasma2015/IC-PLANTS2015
    • 発表場所
      Nagoya Univ.
    • 年月日
      2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 次世代型の省エネパワーデバイスを指向した単結晶ダイヤモンドウェハ作製技術【キーノート講演】2015

    • 著者名/発表者名
      山田 英明
    • 学会等名
      精密加工学会
    • 発表場所
      東洋大学
    • 年月日
      2015-03-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プラズマCVDを用いたダイヤモンド単結晶成長における基板温度変化と窒素添加効果2015

    • 著者名/発表者名
      山田 英明
    • 学会等名
      応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] ダイヤモンド単結晶基板の作製とパワーデバイス応用2015

    • 著者名/発表者名
      山田 英明
    • 学会等名
      平成26年度 第3回ナノ理工学情報交流会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2015-01-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Processing to fabricate mosaic wafers of single-crystal diamond with 2 inch size2014

    • 著者名/発表者名
      山田 英明
    • 学会等名
      International Conference on Diamond and Carbon Materials
    • 発表場所
      Madrid, Spain
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロ波プラズマCVDを用いたダイヤモンド単結晶成長速度およびその分布解析2014

    • 著者名/発表者名
      山田 英明
    • 学会等名
      Plasma Conference 2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2014-09-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Current status of techniques to fabricate single-crystal diamond wafers2014

    • 著者名/発表者名
      山田 英明
    • 学会等名
      15th IUMRS-ICA
    • 発表場所
      Fukuoka Univ
    • 年月日
      2014-08-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 結晶ダイヤモンドウェハ作製技術開発の現状-合成・加工及び関連技術-2014

    • 著者名/発表者名
      山田 英明
    • 学会等名
      第2回「表面創成工学の新展開」研究会
    • 発表場所
      田沢湖芸術村(秋田県)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 2インチ大の接合型単結晶ダイヤモンドウェハの試作2014

    • 著者名/発表者名
      山田 英明、茶谷原 昭義、杢野 由明、加藤 有香子、鹿田 真一
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学(神奈川)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱フィラメントCVD法で成長した単結晶ダイヤモンド膜の構造評価2014

    • 著者名/発表者名
      大曲 新矢、山田 英明、茶谷原 昭義、鹿田 真一
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学(神奈川)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロ波プラズマCVDによるダイヤモンドの合成速度の制御2013

    • 著者名/発表者名
      山田 英明、茶谷原 昭義、杢野 由明
    • 学会等名
      第27回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      日本工業大学(埼玉)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] パワーデバイス応用を目指したウェハ・デバイスの開発課題2013

    • 著者名/発表者名
      鹿田 真一、梅澤 仁、加藤 有香子、大曲 新矢、山田 英明、坪内 信輝、杢野 由明、茶谷原 昭義
    • 学会等名
      第27回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      日本工業大学(埼玉)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱フィラメントCVD法によるホモエピタキシャルダイヤモンド膜合成2013

    • 著者名/発表者名
      大曲 新矢、山田 英明、茶谷原 昭義、鹿田 真一
    • 学会等名
      第27回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      日本工業大学(埼玉)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [産業財産権] モザイク状ダイヤモンドの製造方法2014

    • 発明者名
      山田英明、茶谷原昭義、杢野由明、鹿田真一
    • 権利者名
      山田英明、茶谷原昭義、杢野由明、鹿田真一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-096700
    • 出願年月日
      2014-05-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [産業財産権] ダイヤモンドのエッチング方法、ダイヤモンドの結晶欠陥の検出方法、およびダイヤモンド結晶の結晶成長方法2014

    • 発明者名
      姚永昭、石川由加里、山田英明、茶谷原昭義
    • 権利者名
      姚永昭、石川由加里、山田英明、茶谷原昭義
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-259658
    • 出願年月日
      2014-12-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [産業財産権] 単結晶ダイヤモンドの製造方法2013

    • 発明者名
      山田英明、茶谷原昭義、杢野由明
    • 権利者名
      山田英明、茶谷原昭義、杢野由明
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2013-205146
    • 出願年月日
      2013-09-30
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [産業財産権] 単結晶ダイヤモンドの製造方法2013

    • 発明者名
      山田英明、茶谷原昭義、杢野由明
    • 権利者名
      山田英明、茶谷原昭義、杢野由明
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2013-205154
    • 出願年月日
      2013-09-30
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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