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

基本信息

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

项目摘要

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，我们旨在通过退火在无定形硅（A-SI）上退火来控制NI诱导的结晶，并通过从中心和风扇形晶体生长的核中获得大型的多晶膜。直到去年，使用申请人开发的组合方法对Ni含量进行了优化，并确认Ni是由A-SI的膜厚度促进的，其膜厚度为50 nm，由PM的膜厚度为50 nm。今年，我们一直在努力优化退火条件。先前的研究探索了退火的温度，时间和温度上升速率，加热前参数以及为每组创建了“食谱”。但是，如果A-SI膜形成条件发生了变化，则不能使用“配方”，并且非常困难地优化这六个参数。因此，通过逻辑考虑，我们将实验参数范围缩小到一个温度上升速率。也就是说，通过将温度升高速率更改为目标温度，这些参数可以一次交换。此外，一旦形成了晶体核，它们将保持不合应到约800°C。因此，还保留了结晶开始时的结构。通过这种方法，当温度在0.2°C/min以0.2°C升高到700°C时，在从10 pm开始减少Ni量的分布场中确认了晶粒大小为30μm的晶粒形成。此外，在停止在680°C退火的样品中，还确认了粉丝形的晶体晶粒，这表明目标机制将增加晶粒的大小，并且我们目前正在继续验证这一点。此外，本研究中使用的组合方法也通过其他材料取得了出色的效果。也就是说，在典型的纳米材料，单壁碳纳米管中，纳米颗粒催化剂的发育是合成方法的关键，但是该方法使一个实验中催化剂支持条件的优化。