| 研究概要 |
非平衡プロセスの制御により、300℃程度の基板温度にてシリコン網目構造を単結晶から、多結晶・微結晶(Poly-Si,mc-Si),アモルファスシリコン(a-Si:H)まで、自由に制御するための堆積表面化学反応制御とその解析を行った。網目構造形成過程の「その場観測」はエリプソメトリーによる測定とEffective Medium Approximation(EMA)によるシミュレーションを組み合わせた。
a-Si:H膜に関しては、シランを原料としてRFプラズマ分解により、10A厚程度の超薄膜の堆積と堆積表面の原子状水素処理を繰り返す新しい堆積法「化学アニーリング法」を提案した。この方法では、原子状水素処理により300℃程度でも構造緩和が促進され、結晶化を伴うことなく安定で緻密なシリコン網目構造が形成された。また、ECR水素プラズマでSiCl_2H_2を分解し生成される前駆体、SiClnHm(n+m=3)、を用いると、光劣化の少ない安定な高品質a-Si:H膜が得られ、これは前駆体堆積時の水素と塩素の強い化学的相互作用による構造緩和の促進効果であることをつきとめた。
規則構造である結晶形成には、前駆体、SiFnHm(n+m=3),の使用が適していることを見い出し、c-Si(100)の低温エピタキシの最適条件をエリプソメトリー観測のもとに設定した。同時に、ガラス基板上への高品質Poly-Si膜形成のための新しい製膜法“Layer-By-Layer法"を提案した。この製膜法では、SiFnHmを前駆体とし、100A厚程度の薄膜堆積と原子状水素処理を繰り返す。この水素処理により、固相における結晶粒の増大と粒界の制御がなされることをエリプソメトリー観測によりつきとめた。作製されたPoly-Siの電気.光学特性の評価から、欠陥の少ない高品質膜であることを確認した。
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