シリコン高効率発光デバイスの研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04555085
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 松村 正清 東京工業大学, 工学部, 教授 (30110729)
• 研究分担者: 今井 茂 東京工業大学, 工学部, 助手 (40223309) ; 内田 恭敬 西東京科学大学, 理工学部, 助教授 (80134823) ; 杉浦 修 東京工業大学, 工学部, 助教授 (10187643)
• キーワード: エキシマレーザ / レーザ結晶化 / 多結晶シリコン / 原子層成長 / シリコン / ゲルマニウム / 原子状水素

研究概要

レーザ溶融法では、溶融Si膜からの熱流失を徹底的に抑制することを目指して、SiO_2メンブレン上に堆積したSi簿膜を溶融した。成膜条件とレーザー照射条件を最適化すれば、幅が数μmで長さが数十μmの超巨大粒径Si膜が実現できることを示した。またこの膜は、水素で粒界の未結合手を終端しなくても、450cm_2/Vs程度と高い電子移動度を持つ高品質膜であることを確認した。
原子層成長法については、白熱したタングステンフィラメントによって水素分子を乖離させて、原子状水素をえた。この原子状水素とジクロロシラン(SiH2C12)の交互供給によって基板温度約600℃にて1原子層/サイクルの理想的な成膜速度のSiホモALEを実現した。この手法をGe基板に応用して、数サイクルの成膜後、XPSやAESにて表面付近の組成を調べて、急峻界面を持つヘテロALEが実現できたことを確かめた。また、原料をGeH2(CH3)2に変えれば、GeのホモALEも可能であることを確かめた。Si基板を用いてヘテロALEを試みたが、表面に大量のカーボンが検出されることより、ヘテロALEのGe第一層形成には、特別の工夫が必要であることも判った。

研究成果

• [文献書誌] 今井 茂他: "Atomic Layer Epitaxy of Germanium using Atomic Hydrogen" Abstracts of Electronic Material Conf.52 (1993)
• [文献書誌] 今井 茂他: "Atomic Layer Epitaxy of Silicon" Materials and Manufacturing Processes. (印刷中). (1994)
• [文献書誌] 今井 茂他: "Atomic Layer Epitaxy of Silicon by Gas Confinement Method" Proc.IUMRS-ICAM-93. (印刷中). (1994)
• [文献書誌] 今井 茂他: "Atomic Layer Epitaxy of Si Using Atomic H" Thin Solid Films. 225. 168-172 (1993)
• [文献書誌] 菅原 聡他: "Electronic Structures of S-Based Manmade Crystals" Japan Journal of Applied Physics. 32. 384-388 (1993)
• [文献書誌] D.H.Choi 他: "Lateral Growth of Poly-Si Film by Excimer Laser" Japan Journal of Applied Physics. 70-74 (1994)