| 研究実績の概要 |
最終年度である平成30年度は，前年度に引き続き，金属電極との高い接触抵抗が問題となっているリンドープn型ダイヤモンドの結晶成長およびそのn型伝導の発現に注力した．電子デバイスに利用されるn型ダイヤモンドは，マイクロ波CVD法による結晶成長で得られる．本研究で用いる熱フィラメントCVD法はでは，産業応用においてプロセスの大面積化の利点があるが，エピタキシャル成長に関する報告例は少なく，またHall効果測定によるn型伝導を確認した報告はない．前年度からの取り組みで，粒径1 mm程度のダイヤモンド結晶粒の各結晶(100),(111)面上に成長させ，熱フィラメントCVD法において異常成長粒などを抑制したリンドープダイヤモンドの成長条件を明らかにした．この結果をもとに，半導体特性評価が可能な(111)基板上にリンドープダイヤモンド膜を成長させてHall効果測定を試みたが，n型伝導を得るには至らなかった．そこで我々は，リンドナー不活性化の原因として考えられるリンドープ膜の純度および結晶性を改善を図るため，リン不純物原料として気体原料を用いることで高純度化，またフィラメント温度や基板温度などの成長パラメータの最適化を行った．その結果，Hall効果測定により明確なn型伝導を初めて確認し，熱フィラメントCVD法によりn型ダイヤモンドの成長が可能であることを明らかにした．また，金属とUNCD/a-Cの電極構造において，フォトリソグラフィによりパターン形成した金属電極が剥離する問題があった．UNCD/a-Cの組成を制御することで密着性が改善され，剥離が抑制が可能であることがわかった．今後，n型ダイヤモンド上に金属とUNCD/a-Cを積層した電極としての展開が期待できる．
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