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O
thin films on Si (100) by ion beam sputter depositionMao, W.*; 藤田 将弥*; 近田 拓未*; 山口 憲司; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*; 松崎 浩之*
Surface & Coatings Technology, 283, p.241 - 246, 2015/12
被引用回数：3 パーセンタイル：13.89(Materials Science, Coatings & Films)イオンビームスパッタ蒸着法では初めて、成膜温度973K、成膜時の真空度10
Pa未満という条件で、Si (100)基板上に単相のErO(110)薄膜を作製することに成功した。Erのシリサイドが反応時に生成するものの1023Kでの加熱アニールにより、EOの単相膜に変化し、エピタキシャル成長することを反射高速電子線回折法(RHEED)やX線回折法(XRD)などの手法によって確認した。
-FeSi films on Si substrate山口 憲司; 志村 憲一郎; 鵜殿 治彦*; 笹瀬 雅人*; 山本 博之; 社本 真一; 北條 喜一
Thin Solid Films, 508(1-2), p.367 - 370, 2006/06
被引用回数：12 パーセンタイル：49.71(Materials Science, Multidisciplinary)成膜後の加熱処理が-FeSi薄膜からの発光(PL)特性に与える影響をより詳細に調べるために、作製した薄膜試料をさまざまなアニール条件で処理した。試料の作製はイオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法もしくは分子線エピタキシー(MBE)法によった。いずれの製法でも、蒸着速度は0.5nm min
とほぼ同程度で、膜厚は50-100nmであった。また、PL測定は1100-1700nmの波長範囲で行った。測定の結果、最も強いPL強度を示すのは、IBSD法で作製した試料を1153Kにて
10
Pa程度の真空中でアニールした場合であることがわかった。この場合、測定温度150K以下では、温度が増加してもPL強度はさほど減少しない。しかし、150K以上になると、温度の増加とともに急激に減少するとともに、ピーク位置も低エネルギー側へシフトすることがわかった。一方、超高真空(10
Pa)下でアニールをした場合、アニールによりPL強度は著しく減少した。さらに、透過型電子顕微鏡による断面組織観察によって、高温での真空アニールによりシリサイド膜は数10nm程度の粒状となり、周囲をSiにより取り囲まれてしまうこともわかった。MBE法により成膜した鉄シリサイド膜についてもPL特性を調べたが、概して強度は弱く、また、アニールによる強度の増加もごくわずかであった。
-FeSi thin film fabricated on Si and SIMOX substrate by IBSD method志村 憲一郎; 山口 憲司; 笹瀬 雅人*; 山本 博之; 社本 真一; 北條 喜一
Vacuum, 80(7), p.719 - 722, 2006/05
被引用回数：9 パーセンタイル：34.33(Materials Science, Multidisciplinary)イオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法により作製した-FeSi薄膜の発光特性に及ぼす、-FeSiの構造や表面組成の影響を調べた。本手法により、あらかじめNe
イオンによりスパッタ洗浄したSi(100)表面上にFeを蒸着させることにより、973Kにて高配向性の-FeSi薄膜を作製した。用いた基板はSi(100)単結晶基板、及び、酸化物絶縁層上に100nm程度のSi(100)層を有するSIMOXと称する基板である。発光測定は、6-300Kの温度範囲で行った。いずれの基板上の-FeSiも6-50Kで0.83eV付近に鮮明な発光ピークを有し、その強度もほぼ同程度であった。しかし、Si(100)基板上に作製した-FeSi薄膜は、1153K,真空中(10
Torr)でのアニールにより発光強度が劇的に増加したのに対し、SIMOX上で成膜した薄膜の発光強度は、アニールにより逆に減少した。いずれの薄膜もアニールにより大きくその構造が大きく変貌することが透過型電子顕微鏡による断面組織観察により明らかになった。さらに、X線光電子分光法による組成分析によると、SIMOX基板の場合にはシリサイド層直下の酸化物層から酸素が侵入することもわかった。こうした構造上、組成上の変化が観測された発光特性の変化と深く関係していると思われる。
-FeSi thin film prepared by ion beam sputter deposition method志村 憲一郎; 山口 憲司; 山本 博之; 笹瀬 雅人*; 社本 真一; 北條 喜一
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 242(1-2), p.673 - 675, 2006/01
被引用回数：6 パーセンタイル：43.85(Instruments & Instrumentation)イオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法により作製した-FeSi薄膜の発光特性を調べ、本手法による-FeSiとしては初めて、100K以下の温度にて0.77及び0.83eV付近に発光ピークを観測した。さらに1153Kで24時間以上アニールすることにより、ピーク位置は0.81eVへとシフトするものの、6Kでの発光強度は1桁以上増加した。アニール前の発光スペクトルは100K以上で消光してしまったのに対し、アニール後は、室温付近まで発光を観測することができた。
-FeSi via dry processes志村 憲一郎; 山口 憲司; 笹瀬 雅人*; 山本 博之; 社本 真一; 北條 喜一
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 242(1-2), p.676 - 678, 2006/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Instruments & Instrumentation)絶縁性の酸化物層上に100nm程度のSi層を有するSIMOX基板を用い、イオンビームスパッタ蒸着法によるドライ・プロセスで-FeSi層を絶縁層上に作製することを試みた。しかし、Feターゲットを用いてSi層をシリサイド化させる過程で、直下の酸化層から酸素が拡散することがわかった。そこで、このシリサイド層をテンプレートとし、この上にFeSiターゲットを用いて蒸着を行うことで、酸素の混入がほとんどない厚膜のシリサイド層の作製が可能になった。
-FeSi prepared by ion beam sputter deposition method山口 憲司; 部家 彰*; 志村 憲一郎; 勝俣 敏伸*; 山本 博之; 北條 喜一
Thin Solid Films, 461(1), p.17 - 21, 2004/08
被引用回数：4 パーセンタイル：25.12(Materials Science, Multidisciplinary)-FeSiは、Si基板へのエピタキシャル成長が可能で、新しい光エレクトロニクス用半導体への期待から大きな関心を集めている。その結晶構造は、合成時におけるFeとSiの原子比に大きく依存するため、本研究では、Fe,FeSi,FeSiといった種々の組成比を有するターゲット材料を用い、イオンビームスパッタ蒸着法によりSi(100)基板上への-FeSi薄膜の合成を試みた。実験結果によると、FeSiターゲットの場合、Siリッチな相である
-FeSi (FeSi
)が支配的であった。一方、Feターゲットの場合は、(100)面に配向した-FeSi相が873-973 Kで観測された。FeSiターゲットではSiはターゲットと基板の双方より供給されるため、必然的にSiリッチとなり相が維持できなくなると考えられた。しかし、一方で、Feターゲットの場合でも、膜厚が100nmになると多結晶質になることがわかった。これらの事実は-FeSiのエピタキシャル成長にとってFeとSiの原子比が重要であることを示していると考えられ、そこで中間的な組成を有するFeSiターゲットを採用したところ、120nm程度の高配向性の-FeSi膜を作製することができた。
山口 憲司; 原口 雅晴*; 勝俣 敏伸*; 志村 憲一郎; 山本 博之; 北條 喜一
Thin Solid Films, 461(1), p.13 - 16, 2004/08
被引用回数：10 パーセンタイル：46.84(Materials Science, Multidisciplinary)イオンビームスパッタ蒸着法により、773-973Kの温度範囲で、Si(100)基板上にFe蒸着膜厚8-30nmの-FeSi薄膜を作製した。X線回折による分析の結果、本研究の条件下では-FeSi相が支配的であることがわかった。薄膜の電気特性については、蒸着の前後で電気特性がほとんど変わらなかったことから、圧倒的に基板の電気伝導度が大きいと考えられた。最良の結晶特性を有する薄膜は、基板温度; 873K, Fe蒸着膜厚; 15nm、もしくは、温度; 973K, 膜厚; 30nmという条件下で得られた。これを換言すれば、前述の条件よりも高温もしくは低膜厚条件下では、金属相である-FeSi相が混在するようになる一方で、低温,高膜厚条件下では-FeSi相は多結晶質になった。これらの事実は、Si原子とFe原子による相互拡散、ならびに、その拡散を抑制するシリサイド層が、結晶成長に重要な影響を及ぼすことを示唆している。
-FeSi
thin films志村 憲一郎; 勝俣 敏伸*; 山口 憲司; 山本 博之; 北條 喜一
Thin Solid Films, 461(1), p.22 - 27, 2004/08
被引用回数：8 パーセンタイル：41.01(Materials Science, Multidisciplinary)-FeSiは、自然界に多く存在している鉄とシリコンから構成されており、また製造段階で毒性の強い薬品を多用しないため、次世代の環境半導体として注目されている。また、その特性は、現在の光通信技術を進歩させるに十分なものとされる。しかしながら、現在その合成法は未発達な状態にある。Si基板上に-FeSiをエピタキシャル成長させるうえで、その作製法は数多くあるが、われわれはイオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法を採用している。実用的な-FeSiのデバイス化で必要なことは、単結晶薄膜を得ることである。鉄蒸着前のSi表面の状態は、薄膜の結晶性に大きく影響を及ぼすと考えられる。本研究では、ネオンイオンによるスパッタ・エッチング及び照射後、1073K, 1時間程度の熱処理を行いFeの蒸着を行った。最適なスパッタ・エッチングの条件を模索するため、ネオンイオンエネルギーを1
4keV、フルエンスを0.3
10
3010ions/m
と変化させ薄膜作製を行った。作製された薄膜は、X線回折法を用いその結晶性を評価し、スパッタ・エッチング条件の変化が薄膜にいかに影響を及ぼすかを調べた。その結果、エネルギー1keV, フルエンス310ions/m程度が最適であると結論づけられた。
thin film formed by ion beam sputter deposition method原口 雅晴*; 山本 博之; 山口 憲司; 仲野谷 孝充; 斉藤 健; 笹瀬 雅人*; 北條 喜一
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 206, p.313 - 316, 2003/05
被引用回数：17 パーセンタイル：72.74(Instruments & Instrumentation)環境半導体,-FeSiは環境に配慮した元素から構成され、受発光素子・熱電変換素子などへの応用が期待される材料である。本研究ではSi基板の表面処理法が成膜した-FeSiの結晶性に及ぼす影響を検討することを目的として、高温加熱処理,スパッタ処理,化学処理の3種の異なる方法で処理した基板を用いてそれぞれFeをスパッタ蒸着し成膜を試みた。得られたX線回折スペクトルから、高温加熱処理した基板を用いた場合は成膜温度973Kにおいて相ではあるものの種々の結晶方位が混在する膜となった。一方スパッタ処理,化学処理による基板の場合ではいずれも比較的良好な結晶性を持つ-FeSi膜が得られた。透過型電子顕微鏡による薄膜断面の像からもそれぞれの基板処理法によって基板表面の構造とともに膜の結晶性が変化することを示すとともに、簡易な処理法であるスパッタ処理においても結晶性が良好であることを明らかにすることができた。なおホール効果測定によるキャリア密度との関係についても併せて議論を行った。
-FeSi膜)の開発部家 彰*; 原口 雅晴*; 山本 博之; 齊藤 健*; 山口 憲司; 北條 喜一
石川県工業試験場平成14年度研究報告, (52), p.9 - 12, 2003/00
環境半導体である鉄シリサイド(-FeSi)をイオンビームスパッタ蒸着(IBSD)法により生成した。ターゲットにFeSiを用い、FeSi蒸着膜厚を変化させたときのFeSi膜の結晶構造及びSi, Fe濃度分布の変化から、成長機構を検討した。その結果、FeSi蒸着量によりFeSi膜の結晶構造が異なり、それはFeに対するSiの供給量に依存すること、また、FeSiターゲットを用いることにより、膜厚100nm程度の(100)優先配向性の-FeSi膜が生成できることを示した。
-FeSi薄膜の結晶構造におけるSi基板処理効果原口 雅晴; 山本 博之; 山口 憲司; 笹瀬 雅人*; 仲野谷 孝充; 斉藤 健; 北條 喜一
真空, 45(10), p.749 - 753, 2002/10
環境半導体,-FeSiは人体への悪影響が少なく、資源も豊富に存在する元素からなる環境に配慮した材料であり、受発光素子・熱電変換素子などへの応用が期待されている。本研究ではSi基板の表面処理法が成膜した-FeSiの結晶性に及ぼす影響を検討することを目的として、高温加熱処理,スパッタ処理,化学処理の3種の異なる方法で処理した基板を用いてそれぞれFeをスパッタ蒸着し成膜を試みた。得られたX線回折スペクトルから、高温加熱処理した基板を用いた場合は成膜温度973Kにおいて相ではあるものの種々の結晶方位が混在する膜となった。一方スパッタ処理,化学処理による基板の場合ではいずれも比較的良好な結晶性を持つ-FeSi膜が得られた。スパッタ処理法は簡易ではあるが表面に欠陥が残ることが予想される。この処理法によって原子レベルで平滑な表面が得られる化学処理と同等以上の膜が得られたことは、基板表面における拡散・反応過程が重要な過程となる本成膜法では欠陥の存在がFe-Si相互拡散を促進させ、薄膜形成に有利に働いたことを示している。
-FeSi) thin films prepared by ion beam sputter deposition (IBSD) method笹瀬 雅人*; 仲野谷 孝充; 山本 博之; 北條 喜一
Thin Solid Films, 401(1-2), p.73 - 76, 2001/12
被引用回数：32 パーセンタイル：80.45(Materials Science, Multidisciplinary)近年、地球上に豊富に存在し、かつ生体に対し毒性の少ない元素から構成される半導体、いわゆる「環境半導体」と呼ばれる材料の作成が試みられている。これらの中でFeとSiから構成される-FeSiは優れた受発光特性や熱電変換特性を示すことから非常に有力な候補として注目されている。われわれはイオンビームスパッタ蒸着法によりSi基板上への-FeSi薄膜のエピタキシャル成長を試みた。特に、-FeSi薄膜の生成及び結晶性に最も大きな影響を与えると考えられるSiの基板温度とFeの蒸着条件を変化させ、生成した薄膜の構造についてX線回折法及び走査型電子顕微鏡を用いて検討した。これらの結果から、本報において基板温度700
で最も良好な-FeSiが得られることを明らかにした。同時にFe蒸着条件によっては相よりも高温で生成する相が基板温度600でも明らかに確認された。これは従来法より低温で相のエピタキシャル成長が可能であることを示唆するものであると考えられる。
O薄膜の作製藤田 将弥*; 朝岡 秀人; 山口 憲司
no journal, ,
イオンビームスパッタ蒸着法を用いて、Si基板上に高配向したErO薄膜の作製を行っている。今回、蒸着時(ビーム照射時)時と同じ酸素雰囲気下でアニールを行い、得られた薄膜の結晶構造を調べたところ、Si(100)面とはエピタキシャル関係にないErO相の成長が得られた。今回の結果と従来の結果を比較・検討し、今後薄膜の成長機構について考察する。
