窒素ラディカル・スパッタ法によるアモルファス窒化炭素の創製と光伝導等への応用

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650008
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 仁田 昌二 岐阜大学, 工学部, 教授 (90021584)
• 研究分担者: 伊藤 貴司 岐阜大学, 工学部, 助教授 (00223157)
• キーワード: 炭素系材料 / アモルファス半導体 / 窒化炭素 / 酸化窒化炭素 / 光伝導体 / 低誘電率媒体 / レイヤー・バイ・レイヤー法 / 重粒子の検出

研究概要

窒素ラディカルが炭素を効率良く炭素ターゲットをスパッタするのを見出し、窒素の含有率の大きなアモルファス窒化炭素a-CN_xを創製することに成功し、窒素ラディカル・スパッタ法を確立した。創製できだa-CN_x、は光伝導を示し、無機炭素系材料ではきわめて特別な新しい半導体であることが分かってきた。光伝導は可視光域から紫外光域で観測でき、スペクトルをとると特に紫外光領域で大きくなることが分かった。そのため紫外光のセンサーとして優れた材料であることが分かった。この結果はパイ電子が作るバンドからシグマ電子が作るバンドに移ることによって紫外光感度が上がることが分かった。センサーとしての応答速度も早く、充分にセンサーとして応用できるととが分かった。感度を上げるために水素プラズマで表面処理すれば、水素は入らないが欠陥数が減少し、光感度が増加することも分った。またこの材料はULSIで要求されている体誘電率媒体としても魅力があることが分かり追求した。窒素ラディカル・スパッタと水素処理を周期的に行うレイヤー・バイ・レイヤー法(LL法)を確立し、LLa-CN_xを創製し条件を整えることによって比誘電率が1.9〜2程度の小さな誘電体を作ることに成功した。水素の代わりに酸素を使った酸素プラズマ処理もa-CN_xO_yを形成し、それをレイヤー・バイ・レイヤー法にすることによってLLa-CN_xO_y、を創製した。その性質も光伝導体や誘電体としても魅力あることがわっかてきた。これらの材料がガン治療で有効な重粒子の検出に特異な性質を示すことが分かった。

研究成果

• [文献書誌] S.Nifta, M.Aono, T.Katsuno, Y.Naruse: "Amorphous carbon nitride made by nitrogen radical sputter method-C+N+O+H-"Diamond and Related Materials. (In print). (2003)
• [文献書誌] 仁田, 青野, 勝野, 成瀬: "窒素ラディカル・スパッタ法によるアモルファス窒化炭素薄膜"固体物理. 37. 410-418 (2002)
• [文献書誌] 仁田昌二, 青野祐美: "低誘電率媒体としてのアモルファス窒化炭素薄膜"応用物理. 71. 892-894 (2002)
• [文献書誌] T.Katsuno, S.Nitta: "Detection of heavy ions for cancer therapy using amorphous carbon nitride a-CNx films prepared by a nitrogen radical sputter method"Diamond and Related Materials. (In print). (2003)
• [文献書誌] M.Aono, S.Nitta: "High resistivity and low dielectric constant amorphous carbon nitride films : application to low-k materials for ULSI"Diamond and Related Materials. 11. 1219-1222 (2002)
• [文献書誌] Y.Naruse, S.Nitta: "Preparation and properties of amorphous carbon oxy-nitrides films made by tha laver-by-laber method"Diamond and Related Materials. 11. 1210-1214 (2002)
• [文献書誌] S.Nitta, M.Aono, T.Katsuno: "On amorphous carbon nitride films, in Properties of Amorphous Carbon"Institute of Electrical Engineers, U.K.. 400(7) (2002)