| 研究概要 |
出来る限り常磁性欠陥の少ないダイヤモンド薄膜を合成することを目的として、高周波(13.56MHz)プラズマCVD装置に赤外線加熱を併用して、ダイヤモンド薄膜の合成を行った。原料として、エチルアルコールと3弗化炭素(CHF_3)を水素で希釈した混合ガスを使い,種々の条件下でダイヤモンド薄膜の合成を試みた。次に,膜を出来るだけ大きな配向結晶粒で構成すると,低欠陥化を図れるのではないかと思い,マイクロ波プラズマCVD法で,メタンと水素を原料にして,シリコン(100)基板上に(100)配向ダイヤモンド膜を作製した。これらの膜を評価したところ,以下のことが明らかになった。
(1) エチルアルコールと3弗化炭素を用いても,堆積温度が350℃の低温でも,3弗化炭素濃度が0.1〜0.6%の範囲で,かなり良質のダイヤモンド薄膜が得られる。
(2) 堆積温度350℃で,最も良質の膜ができるのはエチルアルコール濃度0.5%で,3弗化炭素濃度が0.5%の場合で,常磁性欠陥密度は7×10^<17>cm^<-3>である。しかしながら,この値は4弗化炭素を用いた場合の最良値である5.0×10^<17>cm^<-3>には僅かではあるが及んでいない。
(3) この場合、堆積温度を上げてゆくと、3弗化炭素濃度の最適値は減少してゆくが,常磁性欠陥密度の値は,ほぼ一定である。
(4) 配向膜では,膜厚の増加とともに結晶は大きくなり,また,粒界密度は減少してゆく。常磁性欠陥密度もこれに伴い減少してゆくが,高品質の非配向膜に較べて,約一桁大きくなっている。(5)配向膜では圧縮性応力がかかっており,これにより,かえって常磁性欠陥密度が増加したと思われる。
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