次世代透明半導体・高密度窒化ホウ素のプラズマ・レーザによる低コスト合成法

2013 年度 研究成果報告書

• 研究領域: プラズマとナノ界面の相互作用に関する学術基盤の創成
• 研究課題/領域番号: 21110011
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 小松 正二郎 独立行政法人物質・材料研究機構, 光・電子材料ユニット, グループリーダー (60183810)
• 研究分担者: 小林 一昭 物質・材料研究機構, 理論計算ユニット, 主幹研究員 (00354150) ; 知京 豊裕 物質・材料研究機構, ナノエレクトロニクス材料ユニット, ユニット長 (10354333)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 窒化ホウ素 / 薄膜 / プラズマ / レーザー / 結晶化学 / 自己組織化

研究概要

本研究では“ナノ界面とプラズマの相互作用”の効果が作製された材料において発現する状況を実験的に作り出し、その結果を理論的に解析することによって本プロジェクトの主題を物質科学の側面から追求した。ここではX線解析による結晶構造決定が重要な役割を果たし(1)新たな多形構造の合成・発見に導いた。これらの多形構造を一般無機化学的に解析する新たな手法として、(2)Komatsu Diagramを提案し、①hexagonality、②close-packing index、③準安定エネルギー、④イオン結合性指数Iの四者間にある規則性を明らかにできた。

研究成果

• [雑誌論文] Formation of microcones accompanied with ripple patterns in laser-activated plasma CVD of sp3-bonded BN films (2014)
  • 著者名/発表者名: Shojiro Komatsu, Masaharu Shiratani
  • 雑誌名: J. Mater. Res 巻: 29 ページ: 485-491
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-organized formation of hierarchically-ordered structures in laser-activated plasma CVD of sp3-bonded BN films (2014)
  • 著者名/発表者名: Shojiro Komatsu, Masaharu Shiratani
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 53 ページ: 010202(1-6)
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-Principles Study of AlBN and related polytypes (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Kobayashi and S.Komatsu
  • 雑誌名: Trans. Mat. Res. Soc. Jpn 巻: 38 ページ: 485-492
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-Principles Study of 8H-, 10H-, 12H-, and 18H-SiC Polytypes (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki KOBAYASHI and Shojiro KOMATSU
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 81 ページ: 024714-11,13
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.024714
  • 査読あり
• [雑誌論文] ELECTRON FIELD EMISSION FROM sp3-BONDED BN MICROCONES AS A NONLINEAR COOPERATIVE PHENOMENON (2012)
  • 著者名/発表者名: Shojiro Komatsu and Masaharu Shiratani
  • 雑誌名: Far East Journal of Dynamical Systems 巻: 18 ページ: 33-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-Principles Study of Various BN, SiC, and AlN polytypes (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Kobayashi and S.Komatsu
  • 雑誌名: Trans. Mat. Res. Soc. Jpn 巻: 37 ページ: 583-588
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Phases of sp3-bonded Boron Nitride Prepared by Photo-Assisted Plasma Processing Methods : The Fundamentals and Applications to Electronic Devices (2011)
  • 著者名/発表者名: Shojiro Komatsu, Kazuaki Kobayashi, Takahiro Nagata, and Toyohiro Chikyo
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc. 巻: 1393 ページ: 31-33
  • DOI: 10.1063/1.3653601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoinduced Phase Transformations in Boron Nitride : New Polytypic Forms of sp3-Bonded (6H- and 30H-)BN (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Komatsu, K.Kobayashi, Y.Sato, D.Hirano, T.Nakamura, T.Nagata,T.Chikyo, T.Watanabe, T.Takizawa, K.Nakamura, T.Hashimoto
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: C114 ページ: 13176-13186
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-Principles Study of 30H-BN Polytypes (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Kobayashi and Shojiro Komatsu
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: 51 ページ: 1497-1503
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles study of 6H-AlN under various pressure conditions (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Kobayashi and Shojiro Komatsu
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 215 ページ: 012111(9)
  • 査読あり
• [雑誌論文] P-type sp3-bonded BN/n-type Si heterodiode solar cell fabricated by laser-plasma synchronous CVD method (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Komatsu, Y.Sato, D.Hirano, T.Nakamura, K.Koga, A.Yamamoto, T.Nagata, T.Chikyo, T.Watanabe, T.Takizawa, K.Nakamura, T.Hashimoto, M.Shiratani
  • 雑誌名: J. Phys. D : Appl. Phys. 巻: 42 ページ: 225107(6)
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-Principles Study of 10H-BN and 10H-AlN (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kobayashi and S.Komatsu
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 78 ページ: 044706(8)
  • 査読あり
• [学会発表] Gigantic polytypes of sp3-bonded boron nitride prepared by plasma-laser hybridized CVD (2012)
  • 著者名/発表者名: 小松正二郎, 小林一昭
  • 学会等名: iPlasma Nano-III
  • 発表場所: Pulay Desau, Malaysia
  • 年月日: 20120227-0301
  • 招待講演
• [学会発表] New semiconducting BN films with sp3-bonded polytypic structures and functional morphologies prepared by laser-plasma synergetic deposition methods (2011)
  • 著者名/発表者名: 小松正二郎,小林一昭, 長田貴弘, 知京豊裕
  • 学会等名: 2nd International Workshop on Plasma Nano-Interfaces
  • 発表場所: Slovenia, Krvavcem
  • 年月日: 20110301-04
  • 招待講演
• [学会発表] New phases of sp3-bonded boron nitride prepared by photo-assisted plasma processing methods : the fundamentals and applications to electronic devices (2011)
  • 著者名/発表者名: 小松正二郎,小林一昭, 長田貴弘, 知京豊裕
  • 学会等名: ICACNM-2011
  • 発表場所: Chandigarh, Panjab University
  • 年月日: 20110223-26
  • 招待講演
• [学会発表] New semiconducting BN films with sp3-bonded polytypic structures and functional morphologies prepared by laser-plasma synergetic deposition methods (2011)
  • 著者名/発表者名: 小松正二郎,小林一昭, 長田貴弘, 知京豊裕
  • 学会等名: ICNC 2011
  • 発表場所: India, Kottayam, Mahatma Gandhi University
  • 年月日: 20110107-09
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication of photovoltaic devices based on sp3-bonded BN by laser-plasma hybrid CVD method and some related matters (2011)
  • 著者名/発表者名: 小松正二郎
  • 学会等名: Topical workshop on Green plasma-nano technology
  • 発表場所: Suwon, Korea
  • 年月日: 2011-10-18
  • 招待講演
• [学会発表] Laser-plasma hybrid processing of new BN crystalline films ; basic ideas behind their growth and applications (2011)
  • 著者名/発表者名: 小松正二郎
  • 学会等名: レーザー学会代418回研究会「レーザー応用」
  • 発表場所: 阿蘇ファームランド (Phys. 42, 225107(2009))
  • 年月日: 2011-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] Photo-assisted CVD of dense BN : the growth mechanism and applications (2010)
  • 著者名/発表者名: 小松正二郎
  • 学会等名: 九州表面・真空研究会2010(兼)第15回九州薄膜表面研究会
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス
  • 年月日: 2010-06-12
  • 招待講演
• [学会発表] BN/Si ヘテロ接合太陽電池 / BN/Si heterodiode solar cell fabricated by laser-plasma synchronous CVD method (2010)
  • 著者名/発表者名: 小松正二郎
  • 学会等名: 第3回電気電子工学セミナー
  • 発表場所: 九州大学システム情報科学研究院
  • 年月日: 2010-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] 高密度BN 薄膜のプラズマ・レーザプロセスによる成長原理と半導体化/growth mechanism and doping of dense-phase BN prelaved by plasma-laser synchronous processing (2010)
  • 著者名/発表者名: 小松正二郎
  • 学会等名: 仙台プラズマフォーラム・プラズマナノバイオニクスの基礎研究
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-13
  • 招待講演
• [産業財産権] 電界電子放出特性を利する自己造形的表面形状を有するSP3結合性窒化ホウ素薄膜とそほ製造方法及びその用途 (2012)
  • 発明者名: 小松正二郎, 他
  • 権利者名: 物材機構
  • 産業財産権種類: 韓国特許
  • 産業財産権番号: 10-1159047
  • 取得年月日: 2012-02-28
  • 外国