高出力マイクロ波プラズマCVD法による高品質ボロンドープダイヤモンド薄膜の合成

摘要

ボロンは，結晶品質の高さと電気伝導度の広い制御性から，最適なダイヤモンドのアクセプタドーパントとして広く用いられている．ボロンドープ天然単結晶ダイヤモンドには室温移動度が2 000㎝~2/（V·s）を越えるものがあり，またボロンドープCVDダイヤモンドにおいては移動度が1 840㎝~2/（V·s）（290 K）という値が報告されている．しかしながら，この結果を含む従来の合成法では成長速度が0.1μm/h程度とほかのワイドギャップ半導体に比べて極端に小さく，またドーピング濃度を増加させると結晶品質（正孔移動度）が極端に下がるため，高い伝導度をもつダイヤモンド結晶を得ることが困難であるという問題がある．これまでわれわれは，高出力マイクロ波プラズマCVD法により高品質単結晶ダイヤモンド薄膜を高速に合成できることを報告してきた．この結果は，高密度プラズマが高品質合成と高速合成を両立させるのに効果的であることを示している．本稿では，この合成法をボロンドープダイヤモンド合成に適用させ，プラズマ密度がドーピング効率および結晶品質に与える影響について調べる．