2019 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 / 化学気相堆積法 / ハイパーソニックビーム / 酸化亜鉛 / エピタキシャル成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、触媒反応により生成した高温の水分子を用いてハイパーソニック(極超音速流)H2Oビームを形成、この高エネルギービームを反応源に利用し単分子層制御の金属酸化物薄膜の省資源・省エネルギー化学気相堆積(CVD)技術を構築することを目的としている。
最終年度である平成31年（令和元年）度は、前年度までに構築した単分子層厚制御の触媒反応支援CVD技術をベースにガス供給システムを改造しヘテロ接合構造の形成を目指すものであった。これまでビスエチルサイクロペンタディエニールマグネシウム(EtCp2Mg)ガスをマグネシウム源に用いワイドギャップであるMgZnO膜の作製を行なったが、H2Oビームと直接反応させた場合、膜中にMgの取り込みを確認できなかった。そこでハイパーソニックH2Oビームとジメチル亜鉛(DMZn)との反応により酸化亜鉛(ZnO)膜の堆積を行い、その後酸素ガスビームと(DMZn+EtCp2Mg)の反応によりMgドープZnO結晶膜の成長を行なったところMgの取り込みに成功し、ヘテロ接合構造の形成に成功した。ただ膜中へのMgの取り込みは1at%以下であり大きなバンドギャップ差を有する接合界面の形成には至っていない。
並行してp型ZnO結晶膜の作製を目指し昨年に引き続き窒素ドープ実験を進めた。加熱イリジウムワイア表面での一酸化窒素ガスの触媒分解反応により原子状窒素を生成、ZnO膜成長表面に供給した結果、10e19 cm-3オーダーの窒素の取り込みに成功した。ただ、同時にドナー源になると考えられる水素原子の取り込みやドナー状欠陥の形成も見られ、p型化は達成できなかった。そこで一酸化窒素ガス雰囲気下で堆積後アニールすることにより窒素の脱離を抑制させながら水素の脱離を促した。結果、結晶膜の残留電子濃度が更に減少したが、p型膜の作製には至らなかった。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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