アルカリ金属フリー環境下における気体原料を用いたマイクロメートルスケールWS_2 原子層の化学気相成長

摘要

原子層遷移金属ダイカルコゲナイド(transition metal dichalcogenides, TMD)の実応用のためには、大面積成膜技術は必要不可欠である。その実現のため、我々は常温・常圧で気体であるH_2S・WF6 を原料としてTMD の一種であるWS_2 の化学気相成長(chemical vapor deposition, CVD)技術開発を進めてきた。気体原料であるため、通常のTMD のCVD 原料である固体原料では困難なウェハスケールでのWS_2 均一薄膜成長も可能である。一方でその結晶サイズはアルカリ金属アシストなしでは1μm に遥かに満たず、高密度のグレインバウンダリ等に由来する品質低下が問題であった。本研究では、この解決策として結晶成長の速度論的な手法に注目し、アルカリ金属アシストなしでマイクロメートルサイズの結晶を得ることに成功したので報告する。