メゾスコピック構造形成のためのフリーラジカル制御

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05237102
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 清水 勇 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (40016522)
• 研究分担者: 小田 俊理 東京工業大学, 工学部, 助教授 (50126314) ; 板谷 謹悟 東北大学, 工学部, 教授 (40125498) ; 松田 彰久 電子技術総合研究所, 非平衡材料研究室, 室長 ; 広瀬 全孝 広島大学, 工学部, 教授 (10034406)
• キーワード: メゾスコピック構造 / その場観察 / フリーラジカル / 原子レベル制御 / 新機能創製 / 自己組織化

研究概要

SiH3ラジカルを前駆体とするa-Si:H構造形成過程における原子状水素が構造形成に与える効果について、エリプソメトリーによるその場観測結と特性評価の結果から:低温(100C)基板上では原子状水素の浸透により、固相での構造緩和が促進され、<2.1eVまでの高品質・高安定広ギャップa-Si:H膜がえられ、高温(300C)では結晶化を促進するとの結果をえた。また、基板上での表面反応を赤外反射吸収法で観察し、欠陥生成過程をモデル化解析し、高品質a-Si:H膜の作製指針を建てた。また、前駆体励起法、イオン種による表面励起により特性の飛躍的改善に成功した。同様に、SiH3の低温(-90C)から高温(200C)までの凝集過程をFTIR-ATRでのその場観測、およびAFMによる表面形状の観測からポリシラン形成過程を解析し、プロセス技術に応用可能な低温時の流動性の起源を明かにした。また、VHFプラズマを用いるシリコンナノクリスタル作製では、気相における結晶化促進でナノメータシリコン結晶の作製に成功し、その蛍光発光を観測した。さらに、STMを用いシリコン単結晶の化学エッチング過程のその場観測の結果、n-Si(001)面のNH4F溶液中のエッチングでは、ステップおよびキンクから優先的な溶解がおこることを確認し、それぞれの溶解速度を実測した。このように、シリコンを中心に物質の構造形成過程を原子・分子サイズで実時間観測し、積極的にその構造をフリーラジカルのもつ化学エネルギーを利用して、メゾスコピックレベルで制御することが実現されはじめた。

研究成果

• [文献書誌] K.Nakamura: "Roles of atomic hydrogen in Chemical Annealing" Jpn.J.Appl.Phys.34. 442-449 (1995)
• [文献書誌] De-YanHe: "Carrier transport in polycrystalline silicon films deposited by a layer-by-layer technique" J.Appl.Phys.76. 4728-4733 (1994)
• [文献書誌] T.Yokoi: "Fabrication of stable hydrogenated amorphous silicon from SiH_2Cl_2 by ECR-hydrogen-plasma" Solar Energy Materials and Solar Cells. 34. 517-523 (1994)
• [文献書誌] Y.Miyoshi: "In Situ Observation of Surface Reactions during Plasma Enhanced CVD Using FT-IR-ATR" Proceeding of the 16th Symposium on Dry Process. 151-155 (1994)
• [文献書誌] 広瀬全孝: "高流動性プラズマCVDによる薄膜形成" 応用物理. 63. 1118- (1994)
• [文献書誌] Gautam Ganguly: "Growth Process of a-Si:H" Optoelectromics-Devices and Technologies-. 9. 269-276 (1994)
• [文献書誌] Gautam Ganguly: "Reduction of the defect density in hydrogenated amorphous silicon by thermally energized growth precursor" Appl.Phys.Letters. 64. 3581-3583 (1994)
• [文献書誌] Ian S.Osborne: "The effect of mesh bias and substrate bias on the properties of a-Si:H deposited by triode plasma chemical vapour deposition" Jpn.J.Appl.Phys.33. 5663-5667 (1994)
• [文献書誌] T.Abe: "Total Inhibition of the Oxygen Reduction Reaction at Au(111)by Copper Adlayers in Sulfuric Acid Solution" Bulletin of the Chemical Society of Japan. 67. 2075-2078 (1994)
• [文献書誌] L.-J.Wan: "In Situ Scanning Tunneling Microscopy of Well Ordered Rh(111)Electrodes" Journal of the Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. (in press). (1995)
• [文献書誌] M.Otobe: "Selective Etching of Hydrogenated Amorphous Silicon by Hydrogen Plasma" Jpn.J.Appl.Phys.33. 4442-4445 (1994)
• [文献書誌] S.Oda: "Preparation of Nanocrystalline Silicon by Pulsed Plasma Processing" Materials Research Society Symposium Proceedings. 358(in press). (1995)