2018 Fiscal Year Annual Research Report
触媒反応生成ハイパーソニック水分子ビームによる単分子層制御エピタキシャル成長技術
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16H03869
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
安井 寛治 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (70126481)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 有行 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (10303190)
田中 久仁彦 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (30334692)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 触媒反応 / ハイパーソニックビーム / エピタキシャル成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
３年目である平成３０年度の目標は、前年度までに構築した触媒反応を用いたCVD法における単分子層厚制御のガス供給システムをベースに改造を施し、３つ目の元素を加える実験を行いヘテロ接合構造、更に超格子構造の形成を目指すものであった。前年度までZnO結晶膜のナノメートルレベルの超薄膜の堆積制御技術は完成しており、それをもとにMgZnO/ZnO積層構造形成を目指しビスサイクロペンタディエニールマグネシウムをMg原料に用いてMgZnO結晶膜の作製を試みてきたが、まだ充分なMgの取り込みに成功していない。今年度もMg原料ガスの供給および励起法等を工夫し、Mgの取り込み向上を試みる。並行してp型ZnO結晶膜の作製を目指しドーパントガスとして一酸化窒素ガスを供給したが、殆ど取り込まれなかった。そこでより活性な窒素ラジカルを供給するため、一酸化窒素ガスの加熱イリジウムワイア表面での触媒分解反応を利用して窒素ラジカルを生成、基板に供給した。結果、膜中への窒素の取り込み量の向上ならびにアクセプタとなるZn-N結合を有した窒素の割合の向上に成功した。ただ同時にドナーとなる水素やダブルドナーとなるN-N結合成分も取り込まれておりp型結晶膜作製には成功していない。今後低温成長によって窒素の取り込み量のさらなる向上を図ると共に堆積後の最適なアニールプロセスによりp型結晶膜の作製を目指す。最終的にZnO/MgZnO膜積層により超格子構造とp型ZnO結晶の作製によるpn接合構造形成を目指す予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度までの成果の目標は、ZnO結晶膜との積層構造形成を目指しビスサイクロペンタディエニールマグネシウムをマグネシウム（Mg）原料に用いてMgZnO結晶膜の作製を試みてきたが、まだ充分なMgの取り込みに成功していない。今年度もMg原料ガスの供給および励起法等を工夫をし、Mg元素取り込みの向上を試みる。並行してp型ZnO膜の作製を目指しドーパントガスとして一酸化窒素(NO)ガスを供給したが、殆ど取り込まれなかったためより反応性の高い窒素ラジカルで供給するためNOガスを加熱イリジウムワイア表面での触媒分解反応を利用して分解、窒素ラジカルを基板に供給した。結果、膜中への窒素の取り込みの改善およびアクセプタとなるZn-N結合を有する窒素の割合の向上に成功した。ただドナー源となる水素やダブルドナーとなるN-N結合成分もまだ取り込まれておりp型結晶膜作製には成功していない。今後更にアクセプタ状窒素の取り込みを向上させると共に、ドナー源取り込みの低減を実現する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までに構築した触媒反応を用いたCVD法における単分子層厚制御の結晶膜成長法のガス供給システムをベースに更にプロセスの改善を行い。ヘテロ接合構造列びに超格子構造の形成を目指す。前年度までZnO結晶膜との積層構造形成を目指しビスサイクロペンタディエニールマグネシウムをMg原料に用いてMgZnO結晶膜の作製を試みてきたが、まだ充分なMgの取り込みに成功していない。今年度もMg原料ガスの供給および励起法等を工夫をし、Mg元素の取り込みの向上を試みる。Mg元素の取り込みに成功しMgZnO/ZnO超格子形成後、得られた超格子について結晶構造の観察を行うと共に、発光特性等を測定することでZnO量子井戸層由来の量子順位の形成について評価する。並行してp型ZnO膜作製を実現するため加熱イリジウムワイア表面での触媒反応によりNOガスを分解、生成した窒素ラジカルを基板に供給しアクセプタとなるZn-N結合を有する窒素取り込みの更なる向上を図る。その後、ドナー源となる水素やダブルドナーとなるN-N結合成分の低減のためアニール実験を行い、その最適化を行う。これらの実験を通して本研究課題の目的である触媒反応を用いたCVD法による酸化亜鉛系結晶膜のpn接合の形成技術、ならびに単分子層厚さでの急峻な界面を有する多層膜構造デバイスの作製技術を構築する。
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