| 研究概要 |
CeO_2はSiとの格子整合が最良の絶縁物であり,半導体デバイスへの有望な新材料である.本研究では従来法よりも低温で,低欠陥密度のSi(100)基板上のCeO_2(110)膜のエピタキシャル成長を実現し,ヘテロ界面の特性安定化を達成するための基礎研究を行なった.昨年度は蒸発分子部分イオン化装置を導入し,E-ガンからの蒸発物質の一部をイオン化し,運動エネルギを与えることにより,CeO_2膜のエピタキシャル成長を促進する方法(バイアス蒸着法)の実験的検討を進めた.基板に負バイアスを加えてCe^+,CeO^+,CeO^+_2等の陽イオンを表面に照射する場合も大きな結晶成長促進効果が認められたが,正バイアス印加の場合は更にその効果が大きいことが判明した.本年度は,その結晶成長促進効果が負イオンではなく,電子の照射効果に基ずくものであることを実験的に検証できたので,新たに電子ビーム照射装置を導入して,電子照射により表面原子にエネルギを加えてより効率的な結晶成長促進を目指す研究を進めた.
先ず,電子ビーム照射装置の基本仕様を検討し,発注,製品受け入れ後,基本動作確認試験を行なった.次に,基板表面に照射する電子ビームの加速電圧と電流密度の変化によるCeO_2エピタキシャル層の結晶性の変化を詳細に調べた.電子ビーム照射装置によるエピタキシャル成長温度の低温化の基礎検討実験を行ない,加速電圧120Vでは,740℃,加速電圧240Vでは720℃迄の低温化が達成できることが実験から明らかとなった.これは従来の成長法に比べると100℃程度の低温化に相当するものである.また,これらのいずれの結果も同一の電圧のバイアスを印加したバイアス蒸着法によるCeO_2(110)層よりも結晶性が優れていることが分かった.電子ビーム照射装置の使用が極めて有効であることが立証できた.今後更に電子ビーム照射の条件,加速エネルギと電流密度を広範囲に変化させてのエピタキシャル成長実験を進め,試料の結晶評価解析を行ない,膜歪みの低減,結晶性改良等の効果について検討を進める.
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