2015 Fiscal Year Annual Research Report
イオンエネルギー確率分布関数制御型プラズマによる窒化ホウ素薄膜の組成制御の研究
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15H04159
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
江利口 浩二 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70419448)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
斧 高一 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30311731)
長谷川 繁彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50189528)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 結晶・組成制御 / プラズマ / ナノ材料 / 材料加工・処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、イオンエネルギー確率分布関数(IEDF)を制御することで、超高硬度・高ガスバリア特性・高耐酸化性膜として期待されている窒化ホウ素膜(BN)の組織・組成制御技術の確立を目指している。
本年度の課題の１つである、BN多層薄膜形成システムの新規立ち上げについては、基本コンセプトでもあるプラズマ中の磁場構造の設計修正が発生したため、年度内立ち上げが完了しなかった。一方で、既存の反応性プラズマ支援成膜(RePAC)システムにより形成したBN薄膜構造について、以下の知見が得られた。
(1)BN/Si構造における電気伝導はFrenkel-Poole型であり、得られる誘電率は電気容量のそれと同程度である。(2)BN積層構造における剥離および硬度低下の要因として、相境界（粒界）へのBの偏析が考えられる。Bの偏析を制御することにより、剥離の防止、硬度低下の抑制が見込まれることが判明した。(3)RePACシステムによって形成したBN膜については、電気容量と機械的硬度（ヌープ硬さ）との明確な相関を確認することができなかった。(3)BN薄膜反応過程の計算コードを新たに開発し、プラズマ曝露を想定したイオン衝撃によるsp2結合-sp3結合の構造遷移が確認できた。
今後、研究協力者とともにそれらの成果を学会発表する。なお、新規のBN多層薄膜形成システムについては、平成28年度8月を目処にプロセス立ち上げを完了させる予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初予定の新規のBN多層薄膜形成システムの新規立ち上げが、プラズマ中の磁場構造の設計修正が発生したことにより年度内立ち上げが完了しなかったため。ただし、それ以外は計画通りに進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、(1)新規チャンバー立ち上げを優先して進める。平行して、研究協力者が提供する(2)BN膜/Si基板構造における機械特性・電気特性ならびにそれらパラメータの長期安定性に着目した解析を進める。特に(2)については、極限環境下の模擬したプラズマ曝露によるBN膜構造（組成、膜厚など）の変化・腐食を、入射イオンエネルギー依存性の観点から解析する。解析は主に、電気容量による誘電率及びトンネル電流による電気特性、ヌープ硬さ・摩擦係数による機械特性、表面ラフネス及び断面観察などの物理特性の３つの手法で実施する。さらに平行して、古典的分子動力学法によるシミュレーションを活用し、上記の実験事実を検証する。特にc-BN相とh-, r-BN相の遷移過程を中心に、入射イオンエネルギーの効果を明らかにする。
[本課題での研究協力者]
神港精機株式会社 野間正男 システム・プロセス設計協力とBNサンプル提供
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| Remarks |
上記ホームページは現在一部改訂中
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