課題番号 ：S-17-OS-0039
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：縮退高濃度ホウ素ドープダイヤモンド多重積層構造におけるnmスケールの分散化プロセス
Program Title (English)　：Fabrication process of multi-layered and isolated nano-sized clusters of heavily-boron-doped CVD diamond
利用者名（日本語） ：久世純平, 小川貴寛, 福島慎市, 別府晟多, 丸岡憲史
Username (English) ：J. Kuse, T. Ogawa, S. Fukushima, S. Beppu, K. Maruoka
所属名（日本語） ：大阪大学大学院, 工学研究科, 電気電子情報工学専攻
Affiliation (English) ：Division of Electrical, Electronic and information Engineering, Graduate School of Engineering, Osaka University
キーワード／Keyword　　　 ：レーザーラマン顕微鏡, ダイヤモンド, 結晶成長

１．概要（Summary）
ホウ素ドープp型ダイヤモンドを合成する際、高品質なダイヤモンド合成プロセスが求められる。しかし、高温高圧合成(HPHT)ダイヤモンド基板に含まれる窒素不純物によるホモエピタキシャルCVD薄膜中の窒素関連の欠陥の生成が確認された。p型ホモエピタキシャルCVD薄膜において、窒素ドナーの補償による特性の劣化が考えられる。そこで、HPHT基板に由来する不純物の取り込みを抑制するため、CVD合成時の酸素ガスの添加効果の検証を行った。

２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
S19 レーザーラマン顕微鏡
【実験方法】
HPHT Ib (001)微斜面(5度オフ)ダイヤモンド基板上にアンドープCVD層(CH4濃度4 %)を15 µmホモエピ成長させる際に、成膜の初期段階(2 µm成膜時)にのみ0.8 %の微量酸素ガスを添加し、結晶品質への影響を調べた。PL測定にはレーザーラマン顕微鏡を用いた。励起波長は532 nmで、ダイヤモンド(屈折率2.42)を測定する際の深さ方向分解能は2.5 µmであった。

３．結果と考察（Results and Discussion）
　Figure 1に、CVD成膜初期に酸素を0.8 %添加した試料と酸素添加を行わなかった試料の表面付近のPLスペクトルを示す。ここで、620 nm付近の複数のピークはダイヤモンドの2次のラマンバンドである。また、637 nmにピークを有する発光は負に帯電した窒素-空格子(NV-)センターの発光であり、窒素不純物の含有を示している。これより、成膜初期段階に酸素を添加した試料においてNV-発光強度が大きく低減されており、0.8 %の酸素添加によって基板中の窒素不純物の影響の抑制が可能であることが示された。

Figure 1. Photoluminescence spectra of the surface of the CVD layers grown with 0.8 % of oxygen in the source gas (red line) and without oxygen (black line).
４．その他・特記事項（Others）
本研究の一部は科学研究費補助金 基盤研究(B) (15H03557) による助成を受けて実施された。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
丸岡 他, 第65回応用物理学会春季学術講演会, 平成29年3月16日.

６．関連特許（Patent）
なし。