研究課題/領域番号 |
19K05023
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研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
研究代表者 |
坪内 信輝 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (10357535)
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研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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キーワード | ダイヤモンド / 半導体デバイス / ホモエピ成長 / 多層構造 / 格子歪 / 結晶性 |
研究実績の概要 |
前年度までに準備したイオン照射済単結晶基板上にホモエピ厚膜を成長させ単結晶自立板の形成を行った。作成した自立板の大まかな品質の程度を光吸光度、蛍光、ラマン散乱等を用いて評価した。また、積層構造の例として作成したB添加ホモエピ膜について、その成長中に発生した高品質成長を阻害する成長欠陥類の詳細構造を、透過電子顕微鏡観察により明らかにした。それに先立ち、大きな格子歪との関連が想定されるドーム形状成長欠陥や非エピ粒子成長欠陥を対象として、前年に引き続き収束イオンビーム加工による観察試料作製法の検討を行った。観察試料は100nm以下の厚さとする必要があり、かつ当該欠陥類の起点部を内包することが望ましい。起点部を含めたサンプリングには相当数の試行錯誤や技術的検討を要した。非エピ粒子の大きさはさらに数分の1以下であり、薄片化過程で帯電の影響と思われる像歪等が原因のサンプリング領域のずれが生じた。試行錯誤の末、適切な導電性を施すことである程度状況が改善された。また、遅い切削レート等、本材料特有の諸問題に関係する周辺技術課題も併せて克服することで、最終的に良好な顕微観察試料の作成を実現した。これらの実験技術の向上は次年度以降の適切な材料評価に叶う観察試料作製のための重要な指針となる。さらに、ダイヤモンドのサブミクロン空間スケールでの歪空間分布評価に向けた予備実験を引き続き行った。すなわち、指定の位置で収束回折図形の撮影を可能とするため、分析域のサイズ評価、特有の小さな格子定数に伴う観察限界の評価等を行った。その中で、コンタミネーションと呼ばれる試料への汚染や帯電による像ブレ現象に遭遇した。これらは克服すべき事項であるが、その顕在化は次年度以降の本研究遂行のための重要な知見であり、その対応策を引き続き行っていく。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
エピ厚膜成長による単結晶自立板の形成とその大まかな結晶品質の程度を光吸光度測定等の各種物性測定により評価を行うことが出来た。また、格子歪との関連が想定されるドーム形状成長欠陥と非エピ粒子成長欠陥の微細構造の詳細を、収束イオンビーム法を用いた観察試料作製技術の向上と引き続く透過電子顕微鏡観察により明らかにすることが出来た。さらに、サブミクロンスケールでの歪空間分布評価に向けた観察準備も併せて行ったが、その内のビーム収束時のコンタミネーションの回避あるいは緩和の対策、帯電像ブレの緩和のための方策、最適観察条件割出については、コロナ禍による外部施設利用の難しい期間があったこともあり、部分的ではあるが今後の解決すべき課題として残された。
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今後の研究の推進方策 |
コロナウイルスの影響で外部施設利用が難し期間があった。今後もこのような状況が強弱を繰り返して間欠的に起こることが懸念されるが、影響が緩和される時機を見計らい、サブミクロン空間スケールでの歪空間分布評価に向けた当初の計画を引き続き遂行する予定である。具体的には、これ迄作製してきた試料やモデル試料について、ラウエ線が通る位置の局所観察部の観察位置依存性の検出を実現し、観察部における歪量の定量分析まで進める予定である。
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次年度使用額が生じた理由 |
感染症拡大防止体制による出張制限のため外部装置の使用が困難な時期があった。そのため、次年度使用額が生じることになったが、掛かる社会情勢の状況を見ながら、外部装置使用利用のみならず、その代替手段も同時に検討しながら計画遂行を行っていく予定であり、期間全体を通じた予算使用計画には大きな変更はないと考えている。
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