【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.30】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22AT0369
利用課題名 / Title
2次元材料成膜用高誘電体絶縁膜被覆Si基板の作製
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
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
ガスソースCVD法,2次元材料,WS2,WS2核密度
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)
入沢 寿史
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
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
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
原子層堆積装置を利用し、300 nmの熱酸化膜付きSi基板へ、狙い膜厚10 nmのAl2O3、HfO2、ZrO2の成膜を実施した。本基板上にガスソースCVD法を用いて2次元材料であるWS2の成膜を行ったところ、熱酸化SiO2上と比べて、いずれの膜上でもWS2の被服率が増大し、膜厚も増加する事が分かった。
実験 / Experimental
原子層堆積装置_1[FlexAL] 【NPF031】を利用し、300 nmの熱酸化膜付きSi基板へ、狙い膜厚10 nmのAl2O3、HfO2、ZrO2の成膜を実施した。成膜は全てサーマルモードで行い、成膜温度はそれぞれ、200℃、250℃、250℃とした。
結果と考察 / Results and Discussion
全ての膜種 (Al2O3、HfO2、ZrO2) において、目視によりほぼ均一な膜厚で成膜出来ている事が確認された。
本基板上にガスソースCVD法を用いてWS2の成膜を実施した。成膜後の平面SEM像を図1に示す。比較基板として用いた熱酸化SiO2上では、2次元材料に典型的な三角形状のWS2グレインが確認出来る。一方、Al2O3、HfO2、ZrO2上ではWS2の被服率が顕著に増大し、基板全面を一様被覆するWS2が観察された。これは、熱酸化SiO2上と比べ原子層堆積した高誘電絶縁膜上ではCVD成長時のWS2核密度が増大したためと考えられる。また、断面TEM観察から、WS2の膜厚はAl2O3上 < HfO2 < ZrO2上となる事が分かった。ラマン分光法により高誘電絶縁膜上でもWS2の成膜は確認出来たが、フォトルミネッセンス強度はSiO2上のWS2と比べ大きく低下した。今後高誘電絶縁膜へ熱処理等を加える事で、核密度の低減や結晶性の改善を図る予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 各種高誘電絶縁膜上へCVD成長したWS2の平面SEM像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
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