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2015 年度 実績報告書

プラズマ・ナノ科学による金属級シリコン原料から高品質ナノワイヤシリコンの直接創成

研究課題

研究課題/領域番号 25289016
研究機関大阪大学

研究代表者

大参 宏昌  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00335382)

研究分担者 安武 潔  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80166503)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードシリコン / ナノワイヤ / プラズマ / 精製 / ナノマイクロ加工 / 水素
研究実績の概要

昨年度までの研究成果を踏まえ、本年度は、原子状水素のエッチング作用を抑制すること、成長様式の自由度を向上させること、高品質なNW-Si(シリコンナノワイヤ)の成長を比較的大きな成膜面積で実現することの全てが併存可能なプロセスへの発展を目指し、プラズマによるガス生成プロセスとNW-Si成長プロセスを分離したリモート型APECT法の適用を試みた。成長パラメータとして水素濃度、基板温度等を変化させNW-Siの成長を検討した。プラズマ生成部と成長基板の距離を数cmまで近づけたリモート型の実験系においては、プラズマから供給されるSiHxラジカルの供給量がNW-Siの形成可否に重要な因子となることを示し、過剰なSiHxが供給される条件ではNW-Siが600℃以下の基板温度では形成されないことが分かり、NW-Siの低温成長に必要なSiフラックス条件を同定した。この知見を基に、SiHxの供給量をHe希釈により抑制したところ、水素濃度10%以下で高い束密度を有するNW-Siの形成に成功した。また、水素濃度3%でも高密度NW-Siが、得られることが分かり、爆発限界以下の水素雰囲気でNW-Siの形成が実現可能なことを明らかにした。また数cmの距離で実施するリモート方式では、プラズマ中の水素から放射される真空紫外線が、NW-Siの成長に重要な働きをしていることを示唆する結果を得た。さらに、金属級Siを原料に用いてリモート型APECT法を試み、直径50nm以下の高密度NW-Siの形成に成功した。このNW-Siの成長は、異種基板上でも確認され、とりわけGe基板上ではヘテロエピ成長した単結晶NW-Siの形成を確認した。また本成果の一部は、国際会議にて高い評価を受けポスター賞(excellence)を受賞する栄誉を受けた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Selective deposition of a crystalline Si film by a chemical sputtering process in a high pressure hydrogen plasma2015

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Ohmi, Hiroaki Kakiuchi, and Kiyoshi Yasutake
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 118 ページ: 045301

    • DOI

      10.1063/1.4926849

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Impact of catalytic metal element on silicon nanowire growth by high-pressure hydrogen plasma chemical transport2015

    • 著者名/発表者名
      H. Takemoto, Y. Ishikawa, H. Kakiuchi, K. Yasutake and H. Ohmi
    • 学会等名
      TACT 2015 International Thin Films Conference
    • 発表場所
      National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan
    • 年月日
      2015-11-15 – 2015-11-18
    • 国際学会
  • [学会発表] 高圧水素プラズマ化学輸送法によるシリコンナノワイヤ形成における金属触媒の影響2015

    • 著者名/発表者名
      竹本啓輝,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • 学会等名
      第76回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] 準大気圧雰囲気での水素プラズマ化学輸送法を用いたシリコンナノワイヤの形成2015

    • 著者名/発表者名
      竹本啓輝,垣内弘章,安武潔,大参宏昌
    • 学会等名
      精密工学会 2015年度関西地方定期学術講演会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2015-06-23 – 2015-06-23
  • [学会発表] Nucleation for Si film selective growth using GeO2 solution and high-pressure plasma2015

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Ohmi, Akihiro Goto, Yuji Onoshita, Hiroaki Kakiuchi, Kiyoshi Yasutake
    • 学会等名
      20th international colloquium of plasma processes
    • 発表場所
      Saint-Etienne, France
    • 年月日
      2015-06-01 – 2015-06-05
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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