【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22AT0227

利用課題名 / Title

HfO₂薄膜の結晶化挙動

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

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）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）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

キーワード / Keywords

HfO2,ワイドギャップ材料,光学応用,熱処理,結晶化,屈折率

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)

村井 俊介

所属名 / Affiliation

京都大学

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

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）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

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

AT-031：原子層堆積装置_1[FlexAL]

報告書データ / Report

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

　HfO₂は高屈折率ワイドギャップ材料として知られており、電子および光学材料の両面から注目されている。本研究ではHfO₂の光学応用を目指し、基礎特性の理解のためALDで作製したHfO₂薄膜に熱処理を施し、結晶化挙動と屈折率の変化を調べた。

実験 / Experimental

【使用した主な装置】
原子層堆積装置[FlexAL]【NPF031】

　HfO₂薄膜（膜厚100 nm）をALDにより成膜した。得られた薄膜に対し、京都大学の研究室にてN₂雰囲気下で急速加熱（RTA）処理（京都大学、研究室設置）を行い、X線回折測定（京都大学、研究室設置）とエリプソメトリ（京都大学ナノハブ拠点）を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

　As-depo薄膜は非晶質であるが、熱処理によりXRDパターンに単斜相に帰属される回折線が現れ、結晶化した(図1)。800℃までの加熱の結果、結晶化に伴う薄膜の白濁は起こらず、透過率の減少は見られず、薄膜は良好な可視透明性を維持した。薄膜に対するエリプソメトリの反射率測定とコーシーモデルを用いたフィッティングより、屈折率の熱処理温度依存性を評価した。結晶化に伴い屈折率は微増し、吸収係数は減少した。この変化は加熱による欠陥サイトの減少を示唆している。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1: XRD-patterns measured for as-deposited HfO₂ and film and that heated at different temperatures. The main diffraction peaks are assigned to the monoclinic phase of HfO₂.

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

今後は薄膜にナノ加工を施し、光学特性評価を行う予定です。

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