Niドーパント分布場の積極的導入によるアモルファスシリコンの大粒径結晶化

主动引入Ni掺杂分布场实现非晶硅大晶粒结晶

• 批准号: 15686032
• 负责人: 野田 優
• 金额: $ 16.39万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15686032/
• 关键词: アモルファスシリコン; ニッケル誘起結晶化; 多結晶シリコン薄膜; シリコン結晶粒の大粒径比; 核発生制御; 結晶成長制御; コンビナトリアル手法; 単層カーボンナノチューブ; ニッケルシリサイド; 急速熱アニール; 核発生; シリコン結晶粒の大粒径化; 薄膜X線回折; ニッケルシリサイト; コンビナトリアルケミストリー; 結晶化; 薄膜トランジスタ; 大粒径; 太陽電池; 核発生と成長

本研究ではアモルファスシリコン(a-Si)上にNiの放射状の分布をつけアニールすることで、Ni誘起結晶化を制御し、中心からの核発生と扇形の結晶成長により、大粒径の多結晶膜を得ることを目指す。昨年度までに申請者が開発したコンビナトリアル手法によりNi量の最適化を進め、膜厚50nmのa-Siに対しNiが膜厚換算数pmで結晶化が促進されることを確認した。本年度は、アニール条件の最適化を進めた。既往の研究では、アニールの温度・時間・昇温速度に加え、プレアニールについてもこれらのパラメータが探索され、グループ毎に「レシピ」が作られてきた。しかしa-Siの成膜条件が変わると「レシピ」は使えず、かつこれらの6パラメータの最適化は非常に困難である。そこで、論理的考察により我々は実験パラメータを昇温速度1つに絞り込んだ。即ち、目的温度までの昇温速度を変えることで、これらのパラメータを一度に振れる。また、一度形成した結晶核は、800℃程度までは合一せずに残る為、結晶化初期の構造も保存される。この方法で、0.2℃/minで700℃まで昇温した際、Ni量が10pmから減少する分布場で粒径30μmの結晶粒の形成を確認した。更に、680℃でアニールを止めたサンプルでは、扇形の結晶粒も確認され、目標とした機構による大粒径化を示唆するもので、現在、検証を続けている。なお、本研究で利用したコンビナトリアル手法は、別材料でも大きな成果を挙げた。即ち、代表的なナノ材料である単層カーボンナノチューブでは、ナノ粒子触媒の開発が合成法の鍵となるが、本手法により1回の実験での触媒担持条件の最適化を可能とした。

在这项研究中，我们通过将镍径向分布在非晶硅（a-Si）上并对其进行退火来控制镍诱导结晶，并通过从中心成核和扇形晶体生长来形成大晶粒多晶。目的是获得膜。使用申请人去年开发的组合方法对Ni的量进行优化，并且确认对于膜厚度为50nm的a-Si，几μm的膜厚度促进了Ni的结晶化。今年，我们继续优化退火条件。在过去的研究中，除了退火温度、时间和加热速率之外，还探索了预退火的这些参数，并为每个组创建了“配方”。然而，如果a-Si成膜条件发生变化，“配方”就无法使用，优化这六个参数极其困难。因此，基于逻辑考虑，我们将实验参数缩小到一个加热速率。即，通过改变达到目标温度的加热速率，可以立即改变这些参数。此外，一旦形成，晶核直到约800°C才会聚结，因此保留了结晶的初始结构。利用该方法，当以0.2℃/min的速度升温至700℃时，在Ni量从10μm开始减少的分布场中确认了晶粒尺寸为30μm的晶粒的形成。 。此外，在680℃停止退火的样品中还观察到了扇形晶粒，这表明目标机制导致了晶粒尺寸的增加，目前我们正在继续验证这一点。本研究中使用的组合方法也与其他材料产生了显着的结果。换句话说，纳米颗粒催化剂的开发是合成单壁碳纳米管（一种典型的纳米材料）的关键，并且该方法使得在单次实验中优化催化剂负载条件成为可能。

项目成果

Combinatorial method to prepare metal nanoparticles that catalyze the growth of single-walled carbon nanotubes

组合方法制备催化单壁碳纳米管生长的金属纳米颗粒

• 发表时间: 2005
• 期刊: Appl.Phys.Lett. 86(17)
• 作者: S.Noda;Y.Tsuji;Y.Murakami;S.Maruyama
• 通讯作者: S.Maruyama