プラズマCVDダイヤモンドのP型表面伝導層の発現機構の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450127
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 木村 健二 京都大学, 工学研究科, 教授 (50127073)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長谷川 雅考 産業技術総合研究所, 新炭素系材料研究開発センター, 主任研究官 ; 大串 秀世 産業技術総合研究所, 新炭素系材料研究開発センター, 総括主任研究官 ; 中嶋 薫 京都大学, 工学研究科, 助手 (80293885)
• Keywords: CDVダイヤモンド / 水素分析 / 高分解能 / 反跳粒子検出法 / 表面伝導層

Research Abstract

現有の超小型高分解能RBS装置に付設して、高分解能反跳粒子検出法が可能な磁場型のエネルギー分析器を設計・製作した。その際に、いわゆるkinematic broadeningにより深さ分解能が低下することを避けるため、静電型の4重極レンズを分析器と試料の間に設置した。さらに、散乱したプローブイオンを反跳水素イオンから分離するために、分析器と検出器の間に静電型の偏向器を設置した。500keVの炭素イオンをプローブイオンに使用して、この高分解能反跳粒子検出装置の性能を詳価したところ、4重極レンズを働かせることにより深さ分解能0.2nmで水素分布の測定が可能であった。また、静電型の偏向器によって散乱炭素イオンを除去することにより、0.5at%以下の水素を検出することができることを示せた。
開発した装置を用いて、CVDダイヤモンドの水素分布を測定したところ、ほとんどの水素は表面に存在するものの、一部の水素は表面下0.5〜1nmの領域にも存在することが分かった。この水素分布が、ホウ素のドーピングの有無や400℃の熱処理、酸化後の水素プラズマによる再水素化、などによりどのように変化するかを調べた。その結果、ホウ素のドーピングによる影響はほとんどなく、400℃のアニールによっても水素分布はほとんど変化しなかった。また、酸化による水素除去後の水素プラズマによる再水素化で、水素の分布はほとんど元通りに回復することが分かった。

Research Products

• [Publications] K.Kimura, K.Nakajima, S.Yamanaka, M.Hasegawa, H.Okushi: "Hydrogen depth-profiling in chemical-vapor-deposited diamond films by high-resolution elastic recoil detection"Appl. Phys. Lett.. 78・12. 1679-1681 (2001)
• [Publications] K.Kimura, K.Nakajima, S.Yamanaka, M.Hasegawa, H.Okushi: "Hydrogen analysis of CVD diamond films by high-resolution elastic recoil detection"Nucl. Instr. and Methods in Phys. Res. B. (印刷中). (2002)