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低温多結晶シリコン・微結晶シリコン堆積技術

  • 未来社会創造機構

教授 堀 勝[ほり まさる]

http://www.nuee.nagoya-u.ac.jp/labs/horilab/

シーズの概要

【目的】
次世代のフレキシブルデバイスの構築のために必要な低温で種々の高品質薄膜を形成する技術の開発に成功している。具体的には、プラズマによる薄膜形成技術を飛躍的に進化させたラジカル制御プラズマCVD技術を発明した。高品質薄膜を低温で形成するために、重要なラジカルの密度とエネルギーを最適化する技術により、基板温度100度で、結晶化率98%の多結晶シリコン薄膜、結晶配向性を制御した微結晶シリコン、ナノメーターサイズのナノ結晶シリコンを形成している。これらの薄膜をプラスティックシートの上に高速で堆積する技術により、新機能デバイス形成への応用を目指している。

【概要】
100度という低温で、プラスティックシートなどをはじめ種々の基板上に多結晶シリコン、結晶配向性微結晶シリコン、ナノ結晶シリコンをデバイスの目的に合わせて高品質かつ高速に形成するラジカル制御プラズマ技術を開発した。次世代の太陽電池、TFT、シリコン発光デバイス、弾道電子ディスプレイ、有機EL用保護膜などへの応用が期待できる。現在、幾つかのデバイスを試作中である。

この研究の新規性・独創性

適切に選択したガスをプラズマの中に導入して薄膜を形成する。薄膜の膜質や成膜レート向上を試行錯誤の実験で開発するという従来の手法を大きく変革する新しいプラズマCVD法を開発した。薄膜形成に重要なラジカル種をモニタリングあるいは可視化して、制御することで、高品質かつ高速で機能性薄膜を大面積に低温で形成することができる。

産学連携を目指した応用研究

【地域経済への波及効果】
種々の分野で薄膜が利用されている。特に、材料プロセスにおいて、所望の機能を有する薄膜を低温でしかも基板材料を選ばないで大面積に作製したいというニーズに的確に応える新プラズマ成膜技術である。種々の産業の根幹を担う薄膜材料形成に広く応用できるため、その波及効果は大きいと考えられる。本地域で多く利用されているセラミック材料などへの適用も可能であり、インパクトは大きい。

【実用化への見通し】
多結晶シリコン、微結晶シリコン、ナノ結晶シリコンの低温形成が実験室レベルで成功している。企業による工業化による展開が期待される。

キーワード

多結晶

主な特許

  • 薄膜形成技術