| 研究課題/領域番号 |
25820320
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
徳本 有紀 東京大学, 生産技術研究所, 講師 (20546866)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 窒化物半導体薄膜 / 超微小硬さ試験 / 転位 / ひずみ |
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| 研究概要 |
平成２５年度は窒化アルミニウム薄膜の超微小硬さ試験を行い、薄膜に含まれる貫通転位密度、ひずみと、薄膜の硬度および弾性率との相関を調査した。透過型電子顕微鏡内で超微小硬さ試験を行った結果、貫通転位のうち刃状転位は超微小硬さ試験により導入される転位の伝搬を阻害せず、らせん転位は超微小硬さ試験により導入される転位の伝搬を阻害することが明らかとなった。しかし、らせん貫通転位密度は106-8 cm-2と低く、超微小硬さ試験により測定される硬度には反映されないと判断した。一方、同一組成でひずみの異なる薄膜では硬度に差があることがわかった。この原因については、今後膜厚増加に伴うひずみ緩和をさせた試料を用いた超微小硬さ試験を行うことにより検討する予定である。
また、組成の異なる窒化アルミニウムガリウム混晶薄膜の超微小硬さ試験を行い、混晶の硬度および弾性率に影響を与える因子を検討した。超微小硬さ試験を行った結果、硬度には組成による変化が見られたが、弾性率は組成に依らずほぼ一定であった。窒化アルミニウム薄膜と同様に、貫通転位密度と硬度との相関は見られなかった。用いた試料は一部秩序状態となっているものの、その体積分率は非常に小さく、硬度には影響を与えないと考えられる。ひずみと硬度の組成依存性が類似しており、これらの間に相関があることが示唆された。窒化アルミニウム薄膜と同様に、今後膜厚増加に伴うひずみ緩和をさせた試料を用いた超微小硬さ試験を行うことにより検討する予定である。
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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
平成２５年度は予定していた透過型電子顕微鏡内での超微小硬さ試験に取り組む時間が不足し、試料セット方法改善、最適圧子選択が計画していた通りに進展せず、機械的特性値その場ナノ計測法の確立には至らなかった。
しかし、平成２６年度に予定していた透過型電子顕微鏡外の超微小硬さ試験を行い、窒化物半導体薄膜作製時に導入される貫通転位の硬度に対する影響について明らかにすることができた。また、機械的特性値（硬度・弾性率）と転位発生・伝搬機構との関連付けについても概ね良好に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
透過型電子顕微鏡内超微小硬さ試験については、試料ホルダーメーカーの技術職員と相談し、改善策を検討していく予定である。
透過型電子顕微鏡外超微小硬さ試験については、膜厚増加に伴うひずみ緩和をさせた試料を用いた超微小硬さ試験を行うことにより、ひずみと硬度の相関を検討する予定である。
さらに、不純物濃度の異なる窒化インジウム薄膜試料、面方位の異なる窒化ガリウムウェハ試料を用いて、透過型電子顕微鏡外超微小硬さ試験による機械的特性値の測定と透過型電子顕微鏡内超微小硬さ試験による転位の発生・伝播挙動の解明を併せて行い、それぞれ不純物の影響、面方位の影響についても検討する予定である。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
透過型電子顕微鏡の画像記録媒体をフィルムからCCDに変更したため、電子顕微鏡フィルム代として計上していた消耗品費を次年度に繰り越すこととした。
窒化物半導体薄膜、ウェハ試料等の消耗品費として使用する予定である。
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