【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.29】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22NU0262

利用課題名 / Title

イオン注入法によるシリサイド半導体への不純物のドーピング

利用した実施機関 / Support Institute

名古屋大学 / Nagoya Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

蒸着・成膜/Evaporation and Deposition

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

末益 崇

所属名 / Affiliation

筑波大学 数理物質系 物理工学域

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

青貫　翔,都甲　薫,成田　隼翼,岩井　藍 ,髙柳　香織,中村　新

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NU-201：イオン注入装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

資源が豊富な元素で構成されるシリサイド半導体であるBaSi₂は、光吸収係数が非常に大きく、また、禁制帯幅が1.3eVと、単接合太陽電池に相応しい特性をもつ。これまで、分子線エピタキシー法等により、堆積時に不純物をドーピングする手法で伝導型およびキャリア密度の制御が行われてきた。一方、より一般的なイオン注入法での報告例は限られている。本研究では、不純物にホウ素(B)を選び、BaSi2膜にイオン注入することで、p型BaSi₂膜の形成を目的とした。

実験 / Experimental

Si(111)基板上に、BaSi₂およびBaターゲットの同時スパッタ法により、Si基板上に膜厚110nmの多結晶BaSi₂膜を600℃で形成し、試料の酸化防止のため、厚さ3nmのアモルファスSi層で試料表面を覆った。その後、名古屋大学にて、加速電圧10kV、ドーズ量10¹⁴ cm^-2の条件で、室温でホウ素を注入した。その後、基板温度600℃から900℃の範囲で、Ar雰囲気中で60分間、不純物活性化のための加熱処理を行った。その後、Hall測定を行い、室温におけるキャリア密度および移動度を求めた。

結果と考察 / Results and Discussion

図1に、アニール温度に対するキャリア密度と移動度を示す。アニール後の試料は、全てp型伝導を示し、アニール温度の向上につれてホール密度も向上し、900℃のアニールでは、3×10¹⁸ cm^-3に達した。一方、ホール密度の増加にともない、移動度は低下した。深さ方向にBが均一に分布していると仮定すると、B密度は10¹⁹ cm^-3 である。このため、イオン注入したBの約30%が活性化し、ホールを放出したといえる。今後は、SIMSにより深さ方向の分布についても調べる予定である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1. BaSi₂膜のホール密度、移動度のアニール温度依存

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

なし。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件