2002 年度実績報告書

耐熱・耐環境ナノcBN薄膜デバイス創製

研究課題

研究課題/領域番号	13355028
研究機関	東京大学
研究代表者	吉田豊信東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00111477)
研究分担者	山本剛久東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (20220478)
キーワード	cBN薄膜 / 電子物性 / 半導体特性 / ブラズマCVD / スパッタリング / 整流特性
研究概要	本研究の目的は気相合成cBN薄膜の高温半導体としての特性の解明及びそのデバイスヘの実用化である。FY14において系統的に進められた実験及び理論的考察は以下の通りである。薄膜堆積にはICP-CVD及び高真空二極RFバイアススパッタ法を用いた。各装置の特性を考慮し、前者では初期sp2結合層の除去、後者においてはcBN純度の向上とデバイスとしての動作に決定的な影響を与える意図しない不純物の低減化を目的として、プロセスの最適化を計った。ICP-CVD装置においては高分解能TEM観察における成長過程の分析を通じ、堆積パラメータにフィードバックをかけることでTime-Dependent Bias Technique(TDBT)法を開発し、非晶質層を除去した結晶層のみからなる薄膜の堆積を可能とした。それにより初期sp2結合層を3nm以下にまで低減させることに成功し、デバイス作製に必須のエピタキシャル成長の基礎となる知見を得た。他方、高真空スパッタ法においては膜純度の向上によりn-Si/tBN(20nm)/cBN(80nm)/Ni積層構造が示す整流性を大幅に改善し、200℃付近まで整流比1:100以上を保つことを示した。さらに、P, n+, P+Si, Al203の各種基板上へ積層構造を形成し、それらのl-V特性、ホール特性を室温から800℃付近まで測定し、膜厚方向の伝導がSi/tBN界面、初期tBN層、およびcBN/電極接触界面に依存することを示した。それらの特性の温度依存から伝導が熱励起キャリアで決定され、順、逆、両バイアスにおける障壁高さの変化が整流性の根源であることを解明した。

研究成果

(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[文献書誌] Iwamoto C, Yang HS, Yoshida T: "Direct growth of c-BN on a mono-structured transition layer by plasma-enhanced chemical vapor deposition"Diamond and Related Materials. 11. 1854-1857 (2002)
[文献書誌] Yang HS, Iwamoto C, Yoshida T: "Nanostructures of the turbostratic BN transition layer in cubic BN thin films deposited by low-pressure inductively coupled plasma-enhanced chemical vapor deposition"Journal of Applied Physics. 91. 6695-6699 (2002)
[文献書誌] Yang HS, Iwamoto C, Yoshida T: "High-quality cBN thin films prepared by plasma chemical vapor deposition with time-dependent biasing technique"Thin Solid Films. 407. 67-71 (2002)
[文献書誌] Yang HS, Iwamoto C, Yoshida T: "Plasma-Enhanced Chemical Vapor deposition of High Quality Cubic BN Films with an Intermediate Layer of Turbstratic BN Thinner than 3nm"Res.Soc.Symp.Proc. 750. (2003)
[文献書誌] Iwamoto C, Yang HS, Yoshida: "Atomic-Scale Dynamic Deformation Behavior of BN thin Films"Res.Soc.Symp.Proc. 750. (2003)
[文献書誌] Y.Yamada-Takamura, T.Yoshida: "Ion implantation effects on the structure and nanomechanical properties of vapor deposited cubic boron nitride films"Journal of Vacuum Science and Technology B. 20(3). 936-939 (2002)

2002 年度 実績報告書

耐熱・耐環境ナノcBN薄膜デバイス創製

研究代表者

吉田 豊信 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00111477)

研究成果

[文献書誌] Iwamoto C, Yang HS, Yoshida T: "Direct growth of c-BN on a mono-structured transition layer by plasma-enhanced chemical vapor deposition"Diamond and Related Materials. 11. 1854-1857 (2002)

[文献書誌] Yang HS, Iwamoto C, Yoshida T: "Nanostructures of the turbostratic BN transition layer in cubic BN thin films deposited by low-pressure inductively coupled plasma-enhanced chemical vapor deposition"Journal of Applied Physics. 91. 6695-6699 (2002)

[文献書誌] Yang HS, Iwamoto C, Yoshida T: "High-quality cBN thin films prepared by plasma chemical vapor deposition with time-dependent biasing technique"Thin Solid Films. 407. 67-71 (2002)

[文献書誌] Yang HS, Iwamoto C, Yoshida T: "Plasma-Enhanced Chemical Vapor deposition of High Quality Cubic BN Films with an Intermediate Layer of Turbstratic BN Thinner than 3nm"Res.Soc.Symp.Proc. 750. (2003)

[文献書誌] Iwamoto C, Yang HS, Yoshida: "Atomic-Scale Dynamic Deformation Behavior of BN thin Films"Res.Soc.Symp.Proc. 750. (2003)

[文献書誌] Y.Yamada-Takamura, T.Yoshida: "Ion implantation effects on the structure and nanomechanical properties of vapor deposited cubic boron nitride films"Journal of Vacuum Science and Technology B. 20(3). 936-939 (2002)

2002 年度実績報告書

吉田豊信東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00111477)