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-FeSi
film on Si(100)山口 憲司; 濱本 悟*; 北條 喜一
Physica Status Solidi (C), 10(12), p.1699 - 1703, 2013/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nanoscience & Nanotechnology)シリサイド系半導体の代表格である-FeSiに対して、筆者らはスパッタ洗浄による基板前処理を併用したイオンビームスパッタ蒸着法によって、高配向した-FeSi薄膜の作製に成功している。しかし、最近、成膜温度によって高配向膜が得られる基板前処理条件が異なることがわかった。このことは、基板処理後加熱アニールを行っているとはいえ、スパッタ中に導入された照射欠陥が、少量ながらもシリサイド生成反応に影響を与えていることを示している。本研究では、-FeSi薄膜の配向性に対するスパッタ洗浄時のNe
イオンフルエンスに対する依存性を詳細に調べ、薄膜の成長過程における照射欠陥の役割を検討した。
濱本 悟*; 山口 憲司; 北條 喜一
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(1), p.89 - 92, 2013/03
Authors have shown that thin, uniform and highly-oriented -FeSi films can be fabricated on Si(100) substrates when they are sputter-cleaned with low-energy ions. In the present study, dependence of the crystalline properties of -FeSi films on the irradiated fluence of sputter etching (SE) was investigated to discuss whether it is possible to obtain high crystalline -FeSi thin film with very low defect concentration. The -FeSi thin film was fabricated on Si(100) substrate which was irradiated with 3 keV Ne to an ion fluence of 3.7
10
m
, which is 1/10 of the fluence typically employed by the authors. The results revealed that the film deposited at 973 K was essentially polycrystalline, whereas the films deposited at 923 K was highly-oriented to (100) surfaces. This fact indicates that fabrication of high crystalline -FeSi film is also possible under low fluence SE conditions.
濱本 悟*; 山口 憲司; 北條 喜一
Transactions of the Materials Research Society of Japan, 38(1), p.89 - 92, 2013/03
-FeSi
等のシリサイド系半導体は、光電子半導体や熱電変換半導体素子等の有用な半導体である。われわれは、低エネルギーイオンビームエッチング手法を利用して、シリコン試料表面処理を行い、シリコン基板(100面)に高配向-FeSiを作成した。ただ、イオンビーム照射の使用は基板や薄膜に照射欠陥を形成させ、その欠陥が半導体薄膜作製に影響を与えてしまうことがある。そこで、Si基板表面のイオンビームエッチング(照射量)の影響により、欠陥の少ない高品位-FeSi薄膜を得ることが可能か調べた。
濱本 真平; 飯垣 和彦; 清水 厚志; 澤畑 洋明; 近藤 誠; 小山 直; 河野 修一; 小林 正一; 川本 大樹; 鈴木 尚; et al.
JAEA-Technology 2006-030, 58 Pages, 2006/03
JAEA-Technology-2006-030.pdf:10.69MB
日本原子力研究開発機構が所有する高温工学試験研究炉(HTTR)の反応度制御設備は、制御棒系と後備停止系の、動作原理の異なる二つの独立した系統で構成されている。通常運転時、原子炉の反応度を制御するとともに、運転時の異常な過渡変化時及び事故時に安全かつ確実に原子炉を停止させるものである。後備停止系は、万一制御棒系のみで原子炉を停止できない場合に、中性子吸収材である炭化ホウ素ペレットを炉心内に重力落下させ、いかなる運転状態からも原子炉を停止する機能を有するものであり、炭化ホウ素ペレットと、ペレットを収めるホッパ,電動プラグ,後備停止系駆動機構,ガイドチューブ等で構成されている。HTTRでは、平成16年7月26日から平成17年3月4日までの計画で、施設定期検査を実施してきたところ、2月21日の後備停止系の作動試験時に、本装置の16基のうち1基が正常に動作しないことがわかった。調査の結果、後備停止系が正常に動作しなかった原因は、後備停止系を駆動するモータの上部のオイルシールが変形したことによってグリースから分離した油がブレーキに到達し、ブレーキの磨耗した粉と混合することによって粘着物となり、粘着物がブレーキの解除を阻害したことによって、モータの駆動を妨げたことがわかった。
山口 憲司; 濱本 悟*; 北條 喜一
no journal, ,
Si基板上に高品位の薄膜を作製するには基板の前処理が重要である。これまで、Neイオンによるスパッタ洗浄が、Si基板上に高配向性の鉄シリサイド(-FeSi)薄膜を得るために有効な手法であることを指摘してきたが、今回Arイオンなど異なる種類の希ガスイオンを用いたスパッタ洗浄を試み、Neの場合との違いを検討した。実験では、3.0keVのArイオンをSi(111)基板に照射した後1073Kで加熱アニールを行った。アニール後の基板表面をRHEED(反射高速電子線回折)で観察したところ、今回初めてNe以外のイオン種でもこれまでと同様に清浄な基板表面が得られることがわかった。照射条件としては、従来のNeイオンによるスパッタ洗浄と同じ入射エネルギー、イオンフルエンスとしたため、イオンによる照射効果の違いを考慮した場合、さらに低エネルギー・低フルエンスでも十分な洗浄効果が期待できる。一方で、-FeSi薄膜を従来と同じ成膜条件で作製した結果もRHEEDで観察したが、NeとArとで成膜における明瞭な違いはこれまでのところ認められない。
山口 憲司; 濱本 悟*; 北條 喜一
no journal, ,
筆者らは、低エネルギーイオンによりスパッタ処理されたSi基板上に、高配向鉄シリサイド(-FeSi)薄膜を作製することに成功している。しかし、高分解能透過電子顕微鏡による観察の結果、薄膜あるいは基板中に微量ながら点欠陥が存在していることも確認している。こうした欠陥の存在が薄膜成長に与える影響は未解明だが、その影響を極力抑えるために、本研究では、従来よりも低いエネルギーや照射フルエンス条件下で基板のスパッタ処理を行い、作製した-FeSi薄膜の結晶構造をX線回折法(XRD)や反射高速電子線回折(RHEED)により調べた。実験の結果、従来の標準的な処理条件の1/10の照射量で処理されたSi (100)基板上に作製した-FeSi薄膜では鮮明なRHEEDパターンが得られ、さらに、(100)方向に高配向していることを示すXRDパターンが得られた。特に照射量が従来の1/10であることから、薄膜や基板に残存する欠陥も非常に少ないと推定される。
-FeSi薄膜作製に適した基板表面処理条件の検討濱本 悟*; 山口 憲司; 北條 喜一
no journal, ,
原子力機構では、超高真空下でのスパッタエッチング(SE)を併用したイオンビームスパッタ蒸着法を用い、Si(100)基板上に高配向した-FeSi薄膜を得ている。しかし、薄膜の構造とSi基板処理条件との関係に関しては、まだ十分に明らかになっていない。本研究では、NeイオンによるSi基板の表面処理を行い、高配向性-FeSi薄膜を得るのに適した条件を探索した。実験の結果、本研究で試したすべての処理条件で清浄な表面であることを示すSi(100)-21構造が反射高速電子線回折(RHEED)により観察された。一方、X線回折の結果から、SE条件3keV, 3.710
cmのとき、高い配向性を有する単相膜が得られることがわかった。その他の条件で処理した試料は、
(001)や(220)/(202)面等からのピークが観測されることから、照射量を増やすことでこれら面方向への成長が抑制されたと考えられる。
-FeSi薄膜作製のための基板表面処理条件並びに蒸着条件の検討濱本 悟*; 山口 憲司; 北條 喜一
no journal, ,
代表者らは、超高真空下でのスパッタエッチング(SE)を併用したイオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法を用い、シリコン(Si)基板上に高配向した-FeSi薄膜を得ている。しかし、薄膜の構造とSi基板表面処理条件との関係に関しては、まだ十分に明らかになっていない。本研究では、Si基板表面処理条件(入射エネルギー,照射量)や蒸着温度について検討し、成膜への影響を系統的に調べた。その結果、照射量や蒸着温度によって(100)面以外の結晶成長を制御し、高配向膜を得ることができることを示した。
-FeSi薄膜作製のための基板表面処理条件並びに蒸着条件の検討濱本 悟*; 山口 憲司; 北條 喜一
no journal, ,
代表者らは、超高真空下でのスパッタエッチング(SE)を併用したイオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法を用い、シリコン(Si)基板上に高配向した-FeSi薄膜を得ている。しかし、薄膜の構造とSi基板表面処理条件との関係に関しては、まだ十分に明らかになっていない。本研究では、Si基板表面処理条件(入射エネルギー、照射量)や蒸着温度について検討し、成膜への影響を系統的に調べた。その結果、照射量や蒸着温度によって(100)面以外の結晶成長を制御し、高配向膜を得ることができることを示した。
-FeSi薄膜作製に適した基板表面処理条件の検討濱本 悟*; 山口 憲司; 北條 喜一
no journal, ,
超高真空下でのスパッタエッチング(SE)を併用したイオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法を用い、Si(100)基板上に高配向した-FeSi薄膜を得た。しかし、薄膜の構造とシリコン(Si)基板表面条件との関係に関しては、まだ十分に明らかになっていない。本研究では、Ne
イオンによるSE法を用いてSi基板表面処理を行い、その成膜への影響を調べた。その結果、Si基板表面のエッチング条件(加速電圧,照射量)を最適化することにより、(100)面以外の結晶成長膜を制御し、高配向膜を得る条件を見いだした。
濱本 悟*; 山口 憲司; 北條 喜一
no journal, ,
イオンビームによる基板表面処理を併用したイオンビームスパッタ蒸着法によりシリサイド半導体-FeSiの薄膜をSi基板上に作製している。本研究では、基板表面処理条件(入射エネルギー、フルエンス)や蒸着温度が成膜に及ぼす影響を系統的に調べた。実験の結果、成膜温度700
Cでは、基板処理に3keV Neを用い、3.710 Ne/cm
まで照射した時に配向性の高い-FeSiの単相薄膜が得られた。これに対して650Cでは、3keV Ne, 3.710
Ne/cmの条件で従来にない高配向-FeSi薄膜を得た。これらの結果により、基板表面処理条件と成膜温度の最適化によって高品位薄膜の作製が可能であることがわかった。
-FeSi薄膜製作における照射の影響濱本 悟*; 山口 憲司; 北條 喜一
no journal, ,
イオンビームを利用した高配向-FeSi薄膜製作時に問題となる基盤温度(700Cと650C)とスパッタ処理(ES)時の照射条件(加速電圧: 3keV、照射量: 3.710から3.710Ne/cm
)の影響についてRHEEDとAFMで表面形態を、XRDで薄膜形態を調べた。その結果、スッパッタ処理(基板処理)と焼鈍を併用した基板洗浄実験においては、すべての条件でシリコン基板表面のSi(100)-21構造が観察された。さらに、成膜においては、基板温度700Cの場合、3keV, 3.710Ne/cmでほぼ-FeSiの単相膜になることがわかった。また、基板温度650Cでは、照射量の増加とともに結晶性が悪くなることを明らかにした。これらの結果から、基板温度が700Cで高いES条件の場合、FeとSiの相互拡散が非常に大きく、高温安定相である相や基板に配向関係がないの成長が抑制されたものと考えられる。その抑制機構に関しては現在検討中である。
-FeSi薄膜作製への蒸着速度の影響濱本 悟*; 山口 憲司; 北條 喜一
no journal, ,
高真空下でのスパッタエッチング(SE)による基板前処理を併用したイオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法によって、Si(100)基板上に高配向した-FeSi薄膜を得るためのSE条件(入射エネルギーや照射量)と成膜温度の影響を検討し、これまで、973Kと923Kで高配向膜を作製する条件を見いだした。しかし、蒸着時間(蒸着速度)の影響についてはまだ不明である。そこで、一定のSE条件、成膜温度の下で、薄膜の配向性と蒸着時間の関係を調べ、蒸着速度が薄膜成長に与える影響を議論した。その結果、総じて蒸着速度が高い場合、973Kでの成膜時に問題となる高温相で金属的な-FeSi相の生成が回避できることがわかった。また、蒸着速度が低くても、SE処理の照射フルエンスが小さければ、同様に相の生成を回避できることもわかった。
