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教員詳細

部家 彰 [へや あきら]
准教授|博士(材料科学)
メールアドレス heya@eng.u-hyogo.ac.jp
部家 彰

研究テーマ:原子状水素・軟X線を用いた半導体プロセスの開発とデバイス応用

1.加熱金属線と水素を用いた新規半導体薄膜形成・表面処理法の開発
 真空槽中に設置したタングステンなどの高融点金属線を1000~2000℃に加熱し、その加熱金属線に原料(ペンタセンなど)を接触させると、金属線上で接触分解反応を起こす。加熱金属線での分解反応を解明し、高度に制御された複雑な分子構造を持った分解種(図1)を用いて、金属線から基板へ到達するまでの気相重合反応も制御し、次世代半導体材料である2次元材料(グラフェンなど)の創製を検討している。
 水素ガスを用いると、加熱金属線上の接触分解反応によりで高密度の原子状水素を生成できる。2個の原子状水素が再結合し、水素分子に戻るときに4.5eVのエネルギーを放出する。原子状水素の還元反応および再結合反応エネルギーを利用した表面処理を試み、非晶質Siの低温結晶化、プラスチック基板の表面改質(図2)、有機半導体のパターニング(エッチング)、酸化グラフェンの還元などを検討している。

2.軟X線照射による無機半導体薄膜の低温結晶化と不純物原子の低温活性化
 放射光施設の高輝度軟X線源を用いた非晶質Si,Ge膜の低温結晶化を検討している。内殻エネルギー準位の電子励起・原子移動効果により、従来の熱結晶化に比べ、結晶化閾値温度を100℃程度低減でき、また、SiGe膜においては照射する軟X線の光子エネルギーをそれぞれの内殻電子のエネルギー準位に合わせることで、どちらかの元素を優先的に結晶化させることが可能である。また、軟X線照射により、Si中のB不純物の活性化が400℃以下の低温領域でも起こることも明らかとなっている。

  • 加熱金属線で分解したペンタセンの分解種

    加熱金属線で分解したペンタセンの分解種

  • 原子状水素処理の概念図と処理前後の表面状態

    原子状水素処理の概念図と処理前後の表面状態