研究課題
本研究では、申請者らが最近見出した、大口径化可能な三方晶系サファイア基板結晶上の立方晶系ダイヤモンドヘテロエピタキシャル成長とその成長機構の解明を行うのが目的である。特にヘテロエピの結晶性に重要なサファイア結晶表面上およびIrバッファ層面上のダイヤヘテロエピの成長初期過程、すなわち炭素原子の表面拡散、核生成・合体の過程、層成長過程をシンクロトロンX線トポグラフィーや原子間力顕微鏡（AFM）、X線回折などで明らかにする。また層成長過程でのモザイクの配向性の向上、転位発生・消滅の機構、デバイス特性に関連のあるキャリア移動度への影響も明らかにする。またサファイア基板の様々な面方位によるダイヤヘテロエピ膜の面方位制御、オフ基板によるステップフロー成長、様々な形状のパターン化基板（PSS）による転位密度低減のためのELO成長も試みる。最後に大口径サファイア基板を用いたインチサイズのダイヤヘテロエピを試みる。本研究はダイヤモンドパワー素子につながる研究である。③「ダイヤヘテロエピの層成長の機構の解明」本年度は、ダイヤ表面と裏面、Ir表面と裏面のXRDで格子定数を正確に測定し、Irは圧縮歪、ダイヤは引張歪になることを明らかにした。④「サファイアの大口径基板による大口径ダイヤエピ、オフ基板、加工基板（PSS）によるステップフロー、ELO成長」本年度は、特に1インチサファイアを用い、ダイヤヘテロエピ成長に成功した。XRC004 FWHMは113秒となった。⑤「ダイヤヘテロエピ膜の電気的特性の解明、およびFETの作製」本年度は、成長したダイヤモンドエピ膜上にFETを作製し、345MW/cm2の世界最高の出力電力を記録した。
2: おおむね順調に進展している
研究によって明らかになった成長機構の知見をフィードバックすることで、ヘテロエピ膜の品質が向上し、順調に研究を進めることができている。国際論文も定期的に投稿しアクセプトされている。
2021年度は最終年度なので、成果をまとめることにも注力したい。
すべて 2021 2020 その他
すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)
Diamond & Related Materials
巻: 111 ページ: 108207
10.1016/j.diamond.2020.108207
Applied Physics Express
巻: 14 ページ: 036502
10.35848/1882-0786/abde74
IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS
巻: 41 ページ: 1066
10.1109/LED.2020.2997897
Appl. Phys. Lett.
巻: 117 ページ: 022106
10.1063/5.0012794
J. Appl. Phys.
巻: 128 ページ: 135702
10.1063/5.0024040
巻: 117 ページ: 202102
10.1063/5.0024070
http://www.ee.saga-u.ac.jp/pelab/
