12/11 SiCを中心とした 半導体表面の構造・形態制御とメカニズム

早稲田大学　基幹理工学部　電子物理システム学科　教授　博士(工学)　乗松 航　氏

専門：結晶成長、低次元材料
略歴：
2007年　早稲田大学 博士(工学)
2007年　名古屋大学 エコトピア科学研究所 研究員
2008年　名古屋大学 エコトピア科学研究所 助教
2011年　名古屋大学 大学院工学研究科 助教
2018年　名古屋大学 大学院工学研究科 准教授
2023年　早稲田大学 基幹理工学部 教授

2007年から現在に至るまで、SiC表面制御やSiC表面上グラフェン成長などの研究を行っている。

研究室HP：https://www.nano.sci.waseda.ac.jp/

リサーチマップ：https://researchmap.jp/norimatsu

　半導体とそれを使ったデバイスにおいて、表面の構造や形態はデバイス特性に大きな影響を及ぼす。特に、パワーデバイスとしての利用が急速に拡大している炭化ケイ素（SiC）でも、それらは極めて重要である。SiC表面は、シリコンと炭素からなる高さ0.25 nmの層が積層した構造を持ち、表面の段差はその0.25 nmが最小単位となる。このような段差をステップと呼び、ステップを含む表面形態の制御が重要である。
　本講演では、SiCを中心として表面の構造・形態制御とそのメカニズム、ステップバンチング制御と結晶成長、ステップアンバンチング現象の発見などについて紹介する。これらの現象や技術は、原子レベルで平坦な表面を効率的に得る技術として大いに注目されている。

１．半導体の結晶構造と表面形態
　1.1 半導体の結晶構造とバンドギャップ
　1.2 SiCの結晶構造　3C,4H,6H-SiC
　1.3 SiCパワーデバイス
　1.4 半導体表面のステップ・テラス構造
　1.5 SiCの結晶学的方位とステップ・テラス
　1.6 結晶成長と表面形態
 
２．半導体表面形態制御方法
　2.1 機械研磨
　2.2 化学機械研磨（CMP）
　2.3 酸化膜形成とフッ化水素酸によるその除去
　2.4 水素エッチング
　2.5 ステップバンチング現象
　2.6 SiCにおける2種類のステップバンチングとそのメカニズム
　　2.6.1 エネルギー論的効果
　　2.6.2 速度論的効果
　　2.6.3 弾性論的効果
 
３．SiC表面へのグラフェン成長とステップバンチング
　3.1 SiC熱分解法によりグラフェン成長
　3.2 SiCの結晶学的方位によるグラフェン成長の関係
　3.3 SiC表面形態とグラフェン電子物性の関係
　3.4 ステップバンチングに及ぼすグラフェンの影響
 
４．SiC表面のステップアンバンチング現象
　4.1 加熱雰囲気によるSiC表面の変化
　4.2 SiC表面のステップバンチング
　4.3 SiC表面のステップアンバンチング
　4.4 アンバンチングメカニズムの考察
　4.5 ステップアンバンチング現象の応用可能性
　　4.5.1  SiC半導体製造プロセスへの適用
　　4.5.2 他の半導体でのアンバンチング現象

　□質疑応答□

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