다이아몬드 바카라 꽁 머니퍼에 대한 저 결함 복사 기술을 보여줍니다

바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")유비쿼터스 에너지 연구 부서[Research Division Head Tanimoto Kazumi] Diamond Develove Research Group, Mokuno Yukiaki, 연구 그룹 Kato Yukako, 최고 연구원, Shikada Shinichi, 최고 연구원 등의 Diamond Develove Research Group의 이사는 다음과 같습니다직접 바카라 꽁 머니퍼화 기술재배치매우 적은 결함증기 상 합성우리는 단일 크리스탈 다이아몬드 바카라 꽁 머니퍼를 생산할 수있는 다이아몬드 바카라 꽁 머니퍼에 대한 낮은 결함 복사 기술을 보여주었습니다 이 기사에서, 결함이 매우 적은 기판은 직접 바카라 꽁 머니퍼의 시드 기판으로 사용되며, 이러한 기판에 해당하는 결정 성장 및 기질 표면 처리 기술을 개발함으로써 400cm의 탈구 밀도는 기존의 1 크기보다 크기가 낮다^-2의 단일 크리스탈 다이아몬드 바카라 꽁 머니퍼 생산할 수있었습니다 이것은 전력 전자 제품의 재료로서 다이아몬드의 잠재력을 보여 주며, 궁극적 인 재료 특성을 가진 다이아몬드 전력 장치를 통해 에너지 절약 사회를 실현하는 길을 열어야합니다

이 연구의 결과는 2014 년 6 월 27 일 (일본 시간)에 미국 물리 협회에 의해 발표되었습니다응용 물리학 편지에서 온라인으로 게시 됨

제작 된 단일 크리스탈 다이아몬드 바카라 꽁 머니퍼, 시드 크리스탈은 왼쪽 상단에 있습니다

다이아몬드는 열전도율이 높고 고장 전기장 및 전하 이동성과 같은 우수한 반도체 특성을 가지고있어 향후 전력 전자 제품의 재료입니다 그러나 실질적으로 사용하기 위해 실리콘 또는 실리콘 카바이드 (SIC)와 동일한 반도체 제조 공정에서 사용될 수있는 대형 영역 바카라 꽁 머니퍼 (최소 2 인치)를 실현하고 결정 결함의 전력 손실을 감소시키는 (낮은 결함)를 감소시켜 노화 악화로 인한 전력 손실을 감소시킬 필요가있다 넓은 면적의 경우 직접 바카라 꽁 머니퍼로 만든 사본 바카라 꽁 머니퍼를 소개합니다모자사, 실험실 수준에서 2 인치 큰 (60 x 40 mm)²9689_9779⁴~ 10⁵조각 CM^-2)에 프로토 타입을 받았지만 실제 장치에 필요한 10 amp 클래스 및 100 amp 클래스 요소를 실현하기 위해, 탈구 밀도는 현재의 탈구 밀도의 1/100보다 작습니다²조각 CM^-2플랫폼의 낮은 결함 바카라 꽁 머니퍼가 필요하다고 생각됩니다

AIST는 2003 년 이래로 대형 단결정 다이아몬드 바카라 꽁 머니퍼를 실현하고자합니다마이크로파 플라즈마 CVD 방법를 사용하여 큰 단결정 다이아몬드의 합성에 대한 연구 및 2004 년에는 고속 성장을 사용한 성공적인 벌크 크리스탈 합성 (Aisotech Press가 2004 년 3 월 23 일 발표) 및 2007 년에 직접 바카라 꽁 머니퍼화 기술이 개발되어 종자 결정 (Aisotech Press 발표 2007 년 3 월 20 일) 또한 2009 년에 05 인치 층의 단결정과 2010 년 1 인치짜리 단결정을 성공적으로 제작했습니다 (Aisotech Press 발표 2010 년 3 월 1 일) 한편, 크기 증가와 병행하여 직접 바카라 꽁 머니퍼화 기술에 의해 생성 된 바카라 꽁 머니퍼의 결함을 줄이기 위해 노력해 왔습니다

또한이 연구 및 개발의 일부는 JSPS Kagaku Grant Fund 25249036 (2013-2015)의 보조금을 제공했습니다

직접 바카라 꽁 머니퍼화 기술은 마치 종자 결정을 복사하는 것처럼 바카라 꽁 머니퍼를 제조하는 기술입니다 이번에는 사본 바카라 꽁 머니퍼를 극도로 낮은 탈구와 종자 결정으로서 매우 작은 변형률을 갖는 고온, 고압 합성 다이아몬드를 사용하여 제조되었습니다 직접 바카라 꽁 머니퍼에서, 이온 이식 층은 종자 결정의 표면으로부터 1 내지 2 마이크로 미터의 깊이로 미리 형성되고, 다이아몬드는 마이크로파 혈장 CVD에 의해 종자 결정상에서 성장된다 현재, 성장 된 다이아몬드 층으로 들어가는 탈구는 주로 종자 결정으로부터 상속 된 것과 종자 결정과 성장층 사이의 계면에서 새로 형성된 것들로 구성됩니다 따라서, 낮은 결함이있는 종자 결정을 사용하면 종자 결정에서 상속 된 탈구를 크게 줄일 수 있으며, 낮은 결함 바카라 꽁 머니퍼를 복사 할 수 있습니다 또한, 시드 결정과 성장층 사이의 계면에서 발생하는 탈구가 주로 사용되기 때문에, 획득 된 바카라 꽁 머니퍼의 품질은 바카라 꽁 머니퍼의 품질을 사용하여 직접 평가 될 수있다

낮은 결함 종자 결정을 수용하기 위해 그림 1에 표시된 직접 바카라 꽁 머니퍼화 프로세스를 사용했습니다ION 이식드라이 에칭이 전에 도입되었습니다 이온 빔 에칭에 의해, 층을 기판 표면으로부터 약 10 마이크로 미터의 깊이로 에칭하고, 기판을 제조하는 과정에서 구속 된 표면 근처의 결정 구조의 층은 절단 및 연마와 같이 완전히 제거되었다 또한, 이온 임플란트 후 결정 성장에서, 주요 반응물 가스 수소 가스 및 메탄 가스에 첨가되어 비정상적인 성장을 억제하고 안정화 된 성장을 100ppm 이하로 제어 할 수있다 첨가 된 질소의 양을 조정함으로써, 성장층의 변형은 억제 될 수 있으며, 종래의 방법의 약 1/2 미만Birefraction만들 수 있습니다

그림 1 직접 바카라 꽁 머니퍼화 프로세스 : 사각형 (□)은 새로 개선 된 프로세스

wafers를 만들었습니다X-ray 지형, 바카라 꽁 머니퍼에서 23 × 25 mm에 의해 관찰 됨^2-2얻어졌다 (그림 2) 이것은 전형적인 다이아몬드 기판의 탈구 밀도의 10⁴~ 10⁵조각 CM^-2와 비교하여 거의 2 배 더 작아 직접 바카라 꽁 머니퍼로 생성 된 바카라 꽁 머니퍼의 값이 가장 높습니다 또한, 증기 상 합성 다이아몬드의 가장 높은보고 된 값 (2 × 2 mm)²400 PCS CM^-2와 비슷합니다 그리고 아래) 이 결과는 직접 바카라 꽁 머니퍼화 기술에 의한 바카라 꽁 머니퍼의 낮은 결함 복사가 원칙적으로 가능하다는 것을 보여준다 전위 밀도의 평면 내 균일 성을 통합하는 것과 같은 미래에는 추가 기술 개발이 필요하지만, 직접 바카라 꽁 머니퍼화 기술은 다이아몬드 바카라 꽁 머니퍼의 향후 결함을 처리 할 수있는 강력한 바카라 꽁 머니퍼 제조 방법임을 확인했습니다

그림 2 X- 선 지형 이미지의 비교 (오른쪽) 바카라 꽁 머니퍼는 이번에 (왼쪽) 단결정 한 단일 크리스탈이 기존 기판에 제작되었습니다 화살표는 탈구의 위치를 나타냅니다

이번에는 다이아몬드조차도 충분한 탈구 밀도가 있습니다 (10²조각 CM^-213141_13345₂우리는 사람들의 수를 줄이고 싶습니다

독립 행정 기관, 국립 선진 산업 과학 기술 연구소
다이아몬드 장치 개발 연구 그룹의 유비쿼터스 에너지 연구 부서
Research Group Head, Mokuno Yukiaki 이메일 : mokuno-y * aistgojp ( @로 변경하고 보내주세요)

유비쿼터스 에너지 연구 부서
일반 연구원 Shikada Shinichi 이메일 : s-shikata * aistgojp ( @로 변경하고 보내주세요)

◆ 직접 바카라 꽁 머니퍼화 기술

바카라 꽁 머니퍼와 같은 단결정 다이아몬드의 대량 생산을 허용하는 기술 그림과 같이 도 2, 결정 성장 전에, 이온은 씨앗 인 단결정 다이아몬드에 미리 이식하여 표면 바로 아래의 결함 층을 도입한다 결정 성장 후, 결함이있는 층은 흑연 구조가되고, 흑연 부분은 전기 화학 에칭 등에 의해 제거된다 이것은 성장층 만 플레이트 모양의 바카라 꽁 머니퍼로 추출 할 수있게한다
이 방법은 넓은 면적 바카라 꽁 머니퍼가 생성되면 같은 크기의 바카라 꽁 머니퍼를 "복사"하는 것처럼 얻을 수있는 기술입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 전좌

격자의 선형 편차를 나타내는 결정 결함의 유형 증기 상 합성 다이아몬드는 이러한 탈구가 성장 방향으로 전파되는 스레딩 탈구라고 불리는 많은 탈구를 함유하고 있습니다 장치 특성과의 관계가 반드시 명확하지는 않지만 장치의 탈구는 장치 특성의 악화를 유발할 수 있다고 가정합니다 따라서, 장치 크기를 늘리고 처리 할 전력을 높이려면, 단위 면적당 탈구 횟수 인 탈구 밀도를 줄여야한다[참조로 돌아 가기]

◆ 증기 위상 합성 방법

산업용 사용에 사용되는 대부분의 다이아몬드는 인위적으로 대량 생산되며, 세 가지 유형의 합성 방법이 있습니다 : 고압 (약 50,000 ATM) 및 고온 (대략 1,500 ° C)에서 고압 고압 합성, 폭발성을 사용한 충격 바카라 꽁 머니브를 사용한 폭발 방법 (및 가스 합성 방법) 01 atm) 메탄 및 수소는 혈장 또는 기타 물질과 반응합니다 증기 위상 합성 방법은 넓은 영역, 박막 형성, 불순물 제어 등과 같은 두 가지 다른 방법으로 달성 할 수없는 기술에 적용될 수 있으며 이미 도구, 표면 음향 파 필터, 센서 등에 적용되어 폴리 크라이스트 탈린 다이아몬드를위한 제조 기술로 적용되었습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 모자이크 화

타일 모양의 다중 단결정 기판 배열 및 결정 성장 등에 의해 결합됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 마이크로파 플라즈마 CVD 방법

CVD는 무엇입니까화학 증기 증착에 대한 약어이며, 기상 반응을 통해 박막을 형성하는 기술의 일반적인 용어입니다 주로 25GHz의 주파수를 가진 전자기파 인 전자기를 사용하여 메탄 또는 수소와 같은 가스가 혈장 상태에 배치되는 방법은 혈장 상태에 배치되고 다이아몬드는 기판에 증착됩니다 이것은 다이아몬드의 기체 상 합성을위한 전형적인 기술이며 장기 안정적인 합성 및 불순물의 정확한 제어를 특징으로합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 이온 임플란트

혈장이나 다른 재료로 요소를 이온화 한 다음 전기장으로 가속하여 재료로 직접 침투하는 기술 전기장의 적용 방법에 따라 이온의 에너지는 여러 EV에서 여러 MEV로 변경 될 수 있습니다 이온의 에너지와 파트너 재료의 결정의 교란에 의한 침투 깊이를 제어하고 다이아몬드 표면에 결함이있는 층을 생성 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ Birefraction

굴절률은 재료의 방향에 따라 다릅니다 다이아몬드의 경우, 복굴절은 본질적으로 발생하지만, 결정에 결함이 존재하기 때문에 스트레스가 부분적으로 적용되면, 복굴절이 발생합니다 따라서, 복굴절의 크기는 다이아몬드의 품질의 지표로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ X-ray 지형 방법

이미지로서 결정으로부터 회절 X- 선 강도를 기록하고 결정의 결함과 왜곡을 관찰하는 방법 결정에서 선형 편차 인 탈구와 같은 결함이있는 경우 이미지의 음영으로 관찰됩니다 다양한 회절 각도에서 이미지를 획득하면 결정 내의 결함 유형에 대한 정보가 제공됩니다[참조로 돌아 가기]