2014 Fiscal Year Annual Research Report

インテグレーテッドパルスレーザー堆積法と深紫外発光デバイスへの応用

Research Project

Project/Area Number	25289256
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	中村貴宏東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50400429)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords	薄膜プロセス / パルスレーザー堆積法 / フェムト秒レーザー
Outline of Annual Research Achievements	本研究では，パルスレーザー堆積法（PLD法）に冷凍ターゲットと高ピークパルスを照射することによって生じる高エネルギー励起種とを組み合わせることによって，通常の手法では困難なデバイスグレードの立方晶窒化硼素（c-BN）薄膜の作製を試みるとともに，ダブルレーザーアブレーション法による薄膜中への異種原子ドープによって深紫外発光デバイスの実現を目的に研究を遂行している．これまでの研究では、冷凍ベンゼンならびに冷凍シクロヘキサンターゲットを用いることでデブリの発生を抑制しsp2/sp3比を制御した平滑なダイヤモンド様薄膜の作製に成功した．一方，ボラジンターゲットを用いて作製した薄膜は，c-BNの存在が確認されたものの製膜時におけるチャンバー内の水分とボラジンとの反応によってアモルファス酸化ホウ素が形成していることが確認された．発生したアモルファス酸化ホウ素はチャンバー内部や真空ポンプの汚染にもつながるため製膜チャンバーの改良が必要となった．本年度は得られた知見をもとに，真空チャンバーを改良することで真空度を向上するとともに，仮に酸化ホウ素の発生によって内部が汚染された場合にも分解洗浄することができるようにした．これにより，製膜時のボラジンターゲットを安定化し，薄膜中のc-BNの割合を向上することに成功している．本年度は基板加熱等の条件を検討することにより，より大きな結晶の作製を試みるとともに，ダブルレーザーアブレーションによる異種原子ドープも行う．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 当初の予定では大きな結晶粒径を有するc-BN結晶の作製に成功している予定であったが，製膜時のボラジンターゲット分解の問題もあり，当初の予定に比べるとやや遅れている．しかしながら，成膜チャンバーを改良することによって薄膜中に含まれるc-BNの割合を向上することに成功しており，製膜時の基板温度を制御することで結晶粒サイズの向上が見込まれるものと考えている．
Strategy for Future Research Activity	上述したようにまずは，製膜時の基板温度を制御することによって作製されるc-BNの結晶粒サイズの増大を目指す．その後既に構築しているダブルレーザーアブレーション機構を用いて作製した薄膜への異種原子ドープを目指す．
Causes of Carryover	製膜チャンバーの改良によって実験計画に若干の遅れが生じたため．
Expenditure Plan for Carryover Budget	異種原子ドープのためのダブルレーザーアブレーションシステムの構築によって執行予定．