2019 Fiscal Year Annual Research Report
Fundamental Study on Cubic Diamond Heteroepitaxial Growth on Trigonal Sapphire Substrate
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19H02616
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
嘉数 誠 佐賀大学, 理工学部, 教授 (50393731)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大石 敏之 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40393491)
高橋 和敏 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 准教授 (30332183)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / ヘテロエピタキシャル成長 / ワイドギャップ半導体 / 成長機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①「ダイヤヘテロ成長初期過程の解明」①－(a)「ダイヤ核生成・合体機構の解明」（嘉数が担当）成長初期過程で、成長時間の異なる試料を用意し、Irバッファ層上のダイヤの核生成と合体、層成長のX線回折、AFMなどで観察した。最初の段階で{111}面を側面とする四角錐のダイヤ核が独立に形成し、次の段階でダイヤ核が<100>方向で合体する過程を見出した。
①-(b)「Irバッファ層内のダイヤ核生成機構の解明」三方晶の(11-20)サファイア基板面とその上に堆積した(001)Irバッファ層のエピタキシャル関係をX線回折で明らかにした。サファイアとIrバッファ層のエピタキシャル関係はAl2O3(11-20)//Ir(001)およびAl2O3[1-100]//Ir[110]ということを見出した。
②「ダイヤヘテロエピ膜の転位生成機構の解明」ダイヤ核同士が合体した後に、ダイヤ核の境界に逆四角錐のピットが生成することがわかった。このピットの結晶方位は、母体のダイヤ層の結晶方位と45度、異なっており、このことが転位の発生につながっている可能性がある。
③「ダイヤヘテロエピの層成長の機構の解明」ヘテロエピ膜上でX線回折ロッキングカーブ（XRC）のマッピング測定を行い、ヘテロエピ成長機構に由来すると思われるXRC半値幅の面内分布を得た。基板とエピ膜の熱膨張率差に由来すると思われる反りを定量的に求めた。
⑤「ダイヤヘテロエピ膜の電気的特性の解明、およびFETの作製」ダイヤヘテロエピ膜上にFETを作製し、従来の単結晶基板上のFETより格段に優れたドレイン電流値、オフ耐圧値が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2019年度に予定していた全ての課題をすべて、計画通り完了した。
特に課題の①と⑤は、当初の計画より早いペースで進めることができた。
得られた研究成果は、早急に論文発表できるように準備を進めていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り、2020年度の課題に取り組んでいく。
これまでのところ再現性良く実験結果が得られており、今後も順調に進められると思う。
今後は、普遍的な結晶成長モデルが提案できるように、研究を進めていく。
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[Journal Article] Characterization of Nanoscopic Cu/Diamond Interfaces Prepared by Surface-Activated Bonding: Implications for Thermal Management2020
Author(s)
J. Liang, Y. Ohno, Y. Yamashita, Y. Shimizu, S. Kanda, N. Kamiuchi, S-W Kim, K. Koyama, Y. Nagai, M. Kasu, and N. Shigekawa
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Journal Title
Appl. Nano Materials
Volume: 3
Pages: 2455-2462
DOI
Peer Reviewed
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