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2012 年度 実施状況報告書

次世代省エネデバイス用半導体への高強度パルス重イオンビーム利用イオン注入法の検証

研究課題

研究課題/領域番号 24540534
研究種目

基盤研究(C)

研究機関富山大学

研究代表者

伊藤 弘昭  富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (70302445)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードパルス重イオンビーム / 両極性パルス加速器 / パルスイオン注入 / パルスパワー技術
研究概要

高融点半導体材料に対してイオン注入と同時にアニール処理を行えるパルスイオン注入の実証実験を行うために、半導体ドーパントとなるイオン種のイオンビーム発生技術の開発が必要である。このため、これまで開発してきたパルス重イオンビームの純度をさらに向上させる必要があり、パルスパワー技術を利用した新しい加速器技術である両極性パルス加速器技術の開発を行った。両極性パルス加速器の原理は2段の静電加速であり、この多段加速を行うことでイオンの質量差で生じる速度差を利用することで、特定のイオン種のみを選択的に加速させることができる。そのため、不純物イオンが除去され、ビーム純度を向上させることができる。今年度は、両極性パルス加速器で発生したパルスイオンビームの特性評価を中心に行った。
両極性パルス加速器は接地された陽極、ドリフト管、接地された陰極、磁気絶縁加速ギャップから構成されており、ドリフト管は両極性パルス電源に接続されている。イオン源には窒素ガスパフプラズマガンを用いた。両極性パルス電圧をドリフト管に印加したとき、イオン電流密度~70 A/cm2、パルス幅~50 nsというパルスイオンビームを得ることができた。飛程時間差法や磁界偏向型エネルギー分析器を用いてイオン種、エネルギーを評価した結果、特定のイオン種(窒素イオン)が発生していることががわかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

炭化ケイ素半導体材料のn型ドーパント用の窒素イオンビーム発生技術、すなわち高純度化技術である新しい加速技術である両極性パルス加速器の検証実験を行い、パルスイオンビームの特性を評価し、高強度のパルス窒素イオンビームを確認することができた。また、パルスイオンビームによる照射効果も確認することができた。しかし、パルスイオン注入の実験に使用するにはまだ改良すべき点がある。

今後の研究の推進方策

次年度以降、パルスイオン注入の実証実験に向けて、確立したp型・n型ドーパント用のイオンビーム発生技術に対しては、ビーム純度向上のため装置の真空度改善など装置の改良を行っていく必要があり、パルスイオンビームの特性評価を引き続き行い、パルスイオンビーム技術の実用化に向けて実験を行っていく計画である。さらに、これらのビーム発生技術を用いたパルスイオン注入法の基礎実験に取り組むための実験装置の整備を行う予定である。

次年度の研究費の使用計画

パルスイオンビーム発生装置は、電源装置、加速器本体、計測装置を含めて当研究グループで開発してきたものであり、実験装置の維持、および実験を行うため必要な消耗品である高電圧用コンデンサ、高電圧用抵抗などの高電圧関連の電気回路部品や絶縁ガス・絶縁油、ビーム計測のためのイオン検出器の購入を次年度にしたためである。また、イオンビーム発生装置と照射用真空容器を接続する真空部品等を購入するとともに、ビーム照射実験に使用するターゲット材料としてシリコンウエハーや炭化ケイ素等の半導体材料などに使用する予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Role of nitrogen in the formation of CNx films by pulsed laser deposition2012

    • 著者名/発表者名
      Z.P. Wang, H. Ito, K. Masugata
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Plasma Science

      巻: 40 ページ: 1815-1819

    • DOI

      10.1109/TPS.2012.2197224

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Exploding Wire Ion Source for Intense Pulsed Heavy Ion Beam Accelerator2012

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, Y. Ochiai, T. Murata, K. Masugata
    • 雑誌名

      Radiation Effects and Defects in Solids

      巻: 167 ページ: 719-725

    • DOI

      10.1080/10420150.2012.680457

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Study on Underwater Shock Wave Generated by Using Pulse Power Technology2012

    • 著者名/発表者名
      H. Yamamoto, Y. Nakaya, H. Ito, K. Masugata
    • 雑誌名

      Research Report NIFS-PROC

      巻: 90 ページ: 5-8

  • [雑誌論文] Characterization of the pulsed ion beam in a plasma focus device for Al surface modification2012

    • 著者名/発表者名
      .M.Liu, D.X.Cheng, H.Ito, K.Masugata
    • 雑誌名

      Research Report NIFS-PROC

      巻: 90 ページ: 77-81

  • [学会発表] バーカトール電極構造によるマイクロ波出力の特性2013

    • 著者名/発表者名
      篠川尚吾,東 勇佑,下根大侑,升方勝己,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成25年電気学会全国大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20130320-20130322
  • [学会発表] 両極性パルス加速器を用いた高強度パルスイオンビームの特性評価2013

    • 著者名/発表者名
      北島一樹,勘田崇史,升方勝己,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成25年電気学会全国大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20130320-20130322
  • [学会発表] 両極性パルス加速器を用いたパルスイオンビームの特性評価2013

    • 著者名/発表者名
      北島一樹,勘田崇史,升方勝己,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成24年度核融合科学研究所共同研究研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      20130110-20130111
  • [学会発表] 大電流短パルス放電による水中衝撃波の特性評価2013

    • 著者名/発表者名
      宮田康佑,中谷泰彦,升方勝己,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成24年度核融合科学研究所共同研究研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      20130110-20130111
  • [学会発表] プラズマフォーカス装置におけるイオンビームの特性評価

    • 著者名/発表者名
      岸本竜太, 升方勝己, 伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成24年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • 発表場所
      富山県立大学
  • [学会発表] バーカトールを用いた大電力マイクロ波の発生

    • 著者名/発表者名
      下根大侑, 東勇介, 篠川尚吾, 升方勝己, 伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成24年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • 発表場所
      富山県立大学

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公開日: 2014-07-24  

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