【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.02.28】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NU0262

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）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

イオン注入,熱電材料/ Thermoelectric material,太陽電池/ Solar cell,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

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 Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

梶原君円,佐藤匠

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

坂下満男

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)

薄膜太陽電池や熱電材料の新材料として期待されるBaSi₂膜は、13族および15族不純物のイオン注入により、エピタキシャル膜について、伝導型およびキャリア密度の制御が実現され、太陽電池動作も実証されている。一方、スパッタ法で形成した多結晶BaSi₂膜については、伝導型制御の報告例が無い。多結晶BaSi₂膜について13族元素のBのイオン注入により、ホール密度を制御した例はあるが、15族元素のPのイオン注入法を行った例はない。本研究では、Pのイオン注入により、多結晶BaSi₂膜の伝導型およびキャリア密度制御に挑戦する。

実験 / Experimental

高抵抗Si(111)基板上に、BaSi₂ターゲットおよびBaターゲットの同時スパッタ法によりBaSi₂多結晶膜を成長し、Pのイオン注入を、加速電圧15 keVでドーズ量10¹⁵cm^-2で行った。イオン注入後のポストアニールを、Ar中で500℃で64分間まで、または、2分間に固定してアニール温度を500℃から800℃に変えて行った。試料作製後にRaman分光法でイオン注入時のダメージが回復するか否かを評価した。

結果と考察 / Results and Discussion

図1にRamanスペクトルを示す。Raman分光法の結果から、Agモードに起因するピークの半値全幅(FWHM)が、500℃でアニールした試料と、さらに、500℃ から 700℃で2分間のポストアニールを行った試料では、予想に反してas-grownの値より大きくなった。この結果から、これらのポストアニール条件では、イオン注入によるダメージを修復できていないといえる。一方、800 ℃で2分間のポストアニールを行った試料のみ、as-grownのFWHMより小さくなった。以上の結果より、Pのイオン注入後の結晶回復には、800℃以上のアニールが必要であるといえる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1. Ramanスペクトル。(a) ポストアニールの温度を500℃に固定して、アニール時間を変えた試料、(b) ポストアニールを2分間に固定して、アニール温度を変えた試料。

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