2003 Fiscal Year Annual Research Report
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13355028
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| Research Institution | THE UNIVERSITY OF TOKYO |
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Principal Investigator |
吉田 豊信 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00111477)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神原 淳 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (80359661)
山本 剛久 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (20220478)
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| Keywords | cBN薄膜 / 電子物性 / 高温半導体 / ドーピング / ワイドギャップ / 粘弾性 / 整流特性 |
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| Research Abstract |
本研究では、ナノ結晶構造を有するcBN薄膜の物性評価、デバイス創製を目的とした。最終年度であるFY15の成果は以下のようにまとめられる。
【1.BNナノアレイにおける特異的な変形挙動の発見】
低圧ICP-CVD法における時間制御バイアス法(Time-dependet-bais-technique)により、数nmの鋭いエッジを有するシリコン上に、面方位をそろえたturbostratic BN (tBN)を形成する手法が確立された。この手法により、従来の機械研磨やイオン研磨等のナノ構造に影響を与える行程を除去し、透過型電子顕微鏡(Transmission electron microscopy : TEM)による直接観察が可能となった。同時に確立されたTEM内でのnmオーダーの領域での微細機械特性を評価システムにより、形成されたBNナノアレイ(BNNA)が無機物についての従来の変形挙動では説明できない塑性変化を示すことが見出された。具体的にはBNNAはそのベーサルプレーンと垂直の方向に曲率半径0.3nmまでの曲げが可能であり、この変形は弾性的に生じていた。こうした弾性変形挙動はナノサイエンスや材料強度学の上で興味深いだけでなく、MEMSにおける高耐久性の可動、制振部品への応用が期待できるものである。
【2.界面制御を通じたcBN薄膜形成手法の高度化】
ICP-CVD法による化学反応を伴う成長表面処理、TDBTによるイオンエネルギーのダイナミックな制御を統合し、非晶質層を含まない結晶層のみからなるBN薄膜の堆積が可能となった。高分解能TEM観察及びElectron energy loss spectroscopy (EELS)測定により明らかにされた微細構造により、汎用の導電性基板として入手可能なSi基板上へtBNを直接堆積し、その上層にsp^3結合層を成長させることが可能であることが明らかとなった。この成果はcBN薄膜の各種基板上へのエピタキシャル成長の要素技術の一つと考えられる。
【3.異種接合ダイオードによる整流特性の向上】
窒素空孔をアクセプターとするp型伝導を利用したcBN薄膜デバイスとしてP-cBN/n-Si異種接合ダイオードを超高真空スパッタ装置にて作製した。これらのデバイスは室温において4桁以上の整流比を示し、高温において動作する整流器の基礎原理を実証することが出来た。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] H.S.Yang, C.Iwamoto, T.Yoshida: "Interface engineering of cBN films deposited on silicon substrates"Journal of Applied Physics. 94(2). 1248-1251 (2003)
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[Publications] C.Iwamoto, H.S.Yang, S.Watanabe, T.Yoshida: "Dynamic and atomistic deformation of sp2-bonded boron nitride nanoarrays"Applied Physics Letters. 83(21). 4402-4404 (2003)
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[Publications] K.Nose, K.Tachibana, T.Yoshida: "Rectification properties of layered boron nitride films on silicon"Applied Physics Letters. 83(5). 943-945 (2003)
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[Publications] H.S.Yang, C.Iwamoto, T.Yoshida: "High-resolution transmission electron microscopy of as-deposited boron nitride on the edge of ultrathin Si flake"Journal of Applied Physics. 95(5). 2337-2341 (2004)
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[Publications] H.S.Yang, T.Yoshida: "Mass spectrometric study of low-pressure inductively coupled plasma for chemical vapor deposition of cubic boron nitride films"Sci.Tech.Adv.Mater. (In print). (2004)
