高温耐環境cBN薄膜デバイス創製

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16106009
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 材料加工・処理
• 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)
• 連携研究者: 幾原 雄一 東京大学, 工学系研究科総合研究機構, 教授 (70192474) ; 近藤 高志 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (60205557)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2008
• キーワード: 高温耐環境デバイス / cBN 薄膜 / プラズマプロセス / ドーピング

研究概要

アルミニウムが軟化するほどの高温や強い紫外・粒子線に晒される原子炉近傍などの過酷な環境下でも動作する立方晶窒化ホウ素(cBN)の薄膜を使った半導体デバイス創製基盤確立を目指し、二種の異なるプラズマプロセスを適用して、ガス・イオンエネルギー動的制御機構と不純物添加法を新規に開発し、cBN 薄膜で初めてとなる伝導度制御を実現すると共に、Si表面原子ステップへの部分的なエピタキシャル成長核を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of magnesium doping on growth and electric conductivity of nanocrystalline cubic boron niteride thin films, J. Phys. (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kojima, K. Nose, M. Kambara, T. Yoshida
  • 雑誌名: D-Applied physics 42[5] ページ: 0555304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semiconducting properties of zinc-doped cubic boron nitridethin films (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Nose and T. Yoshida
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 102 ページ: 063711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct nucleation of cubic boron nitride on silicon substrate (2007)
  • 著者名/発表者名: H.S. Yang, C. Iwamoto, T. Yoshida
  • 雑誌名: Diamond Related Mater 16[3] ページ: 642
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Si impurity on the nucleation and growth of cubic boron nitride thin films (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Oba , K. Nose and T. Yoshida
  • 雑誌名: Surf. Coat. Technol 201 ページ: 5502
  • 査読あり
• [雑誌論文] T. YoshidaElectric conductivity of boron nitride thin films enhanced by in situ doping of zinc (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Nose, H. Oba, T. Yoshida
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 89[11] ページ: 112124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Defect-induced electronic conduction of tBN (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Nose, HS. Yang, H. Oba, and T. Yoshida
  • 雑誌名: thin films, Diamond Related Mater. 14[11-12] ページ: 1960-1963
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical properties of boron nitride films prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition (2005)
  • 著者名/発表者名: H.S. Yang and T. Yoshida
  • 雑誌名: Surf. Coat. Technol 200[1-4] ページ: 984-987
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical characterization of p-type cubic boron nitride/n-type silicon heterojunction diodes (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Nose, HS. Yang, and T. Yoshida
  • 雑誌名: Diamond Related Mater 14[8] ページ: 1297-1301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peculiar deformation characteristics of turbostratic boron nitride thin film (2005)
  • 著者名/発表者名: H. Yang, C. Iwamoto, and T. Yoshida
  • 雑誌名: Thin Solid Films 483(1-2) ページ: 218-221
  • 査読あり
• [学会発表] Some issues of the plasma (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida
  • 学会等名: processing and characterization of nanocrystalline BN thin film, HTPP-10
  • 発表場所: Patras, Greece,
  • 年月日: 20080707-11
• [学会発表] Plasma processing of nano-crystalline semiconductive cBN thin films (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida
  • 学会等名: 3^<rd> Int. School of Advanced Plasma Tech
  • 発表場所: Varenna, Italy
  • 年月日: 2008-07-30
• [学会発表] ICP-CVD法によるhBN薄膜堆積における結晶構造制御応物学会/春季 (2008)
  • 著者名/発表者名: 十倉祐紀、神原淳、吉田豊信
  • 学会等名: 27a-S-4
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] Toward a new era of plasma surface engineering (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida
  • 学会等名: AEPSE 2007
  • 発表場所: Nagasaki
  • 年月日: 20070224-29
• [学会発表] Processing and Characterization of nano-crystalline cBN films (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida
  • 学会等名: 台湾薄膜科学技術会議2007年会
  • 発表場所: Taipei, Dec
  • 年月日: 2007-12-22
• [学会発表] Some issues on the plasma surface engineering for the last 20 years (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida
  • 学会等名: International workshop on adv. thin films and surface tech
  • 発表場所: Shawwan
  • 年月日: 2007-11-13
• [学会発表] Semiconductingcubic boron nitride thin films preparedby in-situ sputter-doping, (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Nose, T. Yoshida
  • 学会等名: 18^<th> Int. Symposium on Plasma Chem
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2007-08-30
• [学会発表] X-Ray DiffractionStudy of Cubic- andHexagonal-Boron-Nitride Thin FilmsGrown by Inductively-Coupled PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura, S. Hirano, K. Inaba, K. Nose, T. Yoshida
  • 学会等名: 18^<th> Int. Symposium on Plasma Chem.
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2007-08-27
• [学会発表] 位相制御RFバイアススパッタリングによる立方晶窒化ホウ素薄膜の堆積と電気伝導性制御 (2007)
  • 著者名/発表者名: 野瀬健二, 吉田豊信
  • 学会等名: ニューダイヤモンドフォーラム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-06-29
• [学会発表] ZnドープcBN薄膜の電気伝導性に与えるB/N組成比の影響 (2007)
  • 著者名/発表者名: 野瀬健二, 吉田豊信
  • 学会等名: 第54回応用物理学会, I-498,27-p-M-12
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-03-27
• [学会発表] Processing and Characterization of nano-crystalline cBN films (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida
  • 学会等名: Doyama Symposium,
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2007-02-06
• [学会発表] Vapor phase deposition of cBN thin films,Vapor phase deposition of cBN thin films (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida
  • 学会等名: Iketani-Conference
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20061000
• [学会発表] Preparation of High Conductive Cubic Boron Nitride Thin Films by in-situ Zinc Doping (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Nose, T. Yoshida
  • 学会等名: Materials Research Society Fall meeting
  • 年月日: 2006-11-29
• [学会発表] ICP-CVD法によるcBN核生成・成長に及ぼす動的ガス組成費の影響 (2006)
  • 著者名/発表者名: 野瀬健二, 十倉祐紀, 中村圭輔, 吉田豊信
  • 学会等名: 応物学会/秋季29p-X-9
  • 発表場所: 滋賀
  • 年月日: 2006-08-29
• [学会発表] 時間依存バイアス法によるcBN核生成制御 (2006)
  • 著者名/発表者名: 野瀬健二, 吉田豊信
  • 学会等名: 応物学会/春季,22p-zp-13
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2006-03-22
• [学会発表] Effects of Si impurity on the growth and nucleation of cubic boron nitride thinm films (2005)
  • 著者名/発表者名: H. Oba, K. Nose and T. Yoshida
  • 学会等名: The 5th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering, ThP509
  • 発表場所: China
  • 年月日: 20050812-16
• [学会発表] Boron ion implantation for direct cBN nucleation on Si (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura and T. Yoshida
  • 学会等名: The 5^<th> Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering, WeP509
  • 発表場所: China
  • 年月日: 20050812-16
• [学会発表] cBN films (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida
  • 学会等名: UT Forum
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20050416-28
• [学会発表] Zinc-doped nano-crystalline boron nitride thin films with semiconducting properties (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Nose, H. Oba, T. Yoshida
  • 学会等名: The 3rd International symposium on Frontier of Nanochemistry and Nanomaterials
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2005-10-01
• [学会発表] Gallium Nitride in Court, Boron Nitride in Lab (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Nose, T. Yoshida
  • 学会等名: Tinsghua University- University of Tokyo Student Forum 2005
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2005-09-26
• [学会発表] スパッタおよびCVDによるcBN薄膜堆積と電気伝導特性評価 (2005)
  • 著者名/発表者名: 野瀬健二, 吉田豊信
  • 学会等名: 応物学会/秋季シンポジウム講演
  • 発表場所: 徳島(No9132, 8p-N-8)
  • 年月日: 2005-09-08
• [学会発表] Non- ohmic conduction up to 770 K in BN thin films deposited by phase- regulated RF bias sputtering in an ultra- high vacuum ambient (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Nose, H. Oba, T. Yoshida
  • 学会等名: The 10th International Conference on New Diamond Science and Technology, 16-2
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 2005-04-12
• [学会発表] Plasma Surface Engineering (2004)
  • 著者名/発表者名: Zarzar Matsushita, K. Nose, T. Yoshida
  • 学会等名: Garmisch
  • 発表場所: Germany
  • 年月日: 20040813-17
• [学会発表] The fabrication of n-type cBN thin films with sputter-doping of Si (2004)
  • 著者名/発表者名: H. Oba, K. Nose, T. Yoshida
  • 学会等名: The 7th Asian-Pacific conference on Plasma Science Technology, 30P-9
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2004-06-30
• [学会発表] Electronic conduction in as-deposited nano-crystalline boron nitride thin films (2004)
  • 著者名/発表者名: K. Nose, H. Oba and T. Yoshida
  • 学会等名: International conference of new diamond science and technology ICNDST-9
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2004-03-26
• [図書] "Plasma processing of nano crystalline semiconductive cubic boron nitride thin films" in "New Industrial Plasma Technology" edited by Y. Kawai
  • 著者名/発表者名: K. Nose and T. Yoshida
  • 出版者: Wiley-VCH社
• [備考]
  • URL: http://www.plasma.t.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 「宇宙のプラズマをもっと身近なものに-プラズマを利用した新しいマテリアル(材料)を開発」と題した一般向け研究紹介を東京大学・工学部ウェブページにて公開
  • URL: http://www.t.u-tokyo.ac.jp/faculty/t_meibo/pdf/85087821.pdf