Heteroepitaxial diamond growth

量子センサおよびパワーデバイスに用いられる単結晶ダイヤモンド基板は、高温高圧合成法または化学気相合成(CVD)法を利用して作製されていますが、その基板サイズは数ミリ角程度に留まっています。
ダイヤモンドセンサ・電子デバイスの実用化のためには、ダイヤモンドを大面積合成する技術が必要不可欠であり、本研究室では、シリコン基板上でのヘテロエピタキシャル成長を行っています。

OUR RESEARCH

Heteroepitaxial diamond growth

ヘテロエピタキシャルダイヤモンド結晶成長

3C-SiC/Si基板上において、独自に開発した高密度マイクロ波プラズマCVD装置を用いて高配向ダイヤモンド薄膜を作製しています。
3C-SiC/Si(001)面方位において高品質なダイヤモンド薄膜を合成でき、3C-SiC/Si(111)基板上では世界で初めて高配向薄膜を得ることに成功しています。
得られた薄膜上で量子センサおよびパワーデバイスを作製しており、ヘテロエピタキシャルダイヤモンド薄膜の有用性を実証するための研究を推進しています。

RELATED PAPER

J. Yaita, T. Tsuji, M. Hatano, T. Iwasaki,
“Preferentially aligned nitrogen-vacancy centers in heteroepitaxial (111) diamonds on Si substrates via 3C-SiC intermediate layers”
Appl. Phys. Express 11, 045501, 2018.


J. Yaita, M. Natal, S. E. Saddow, M. Hatano, T. Iwasaki,
“Influence of High-Power-Density Plasma on Heteroepitaxial Diamond Nucleation on 3C-SiC Surface”
Appl. Phys. Express. 10, 045502, 2017.


T. Suto, J. Yaita, T. Iwasaki, M. Hatano,
“Highly oriented diamond (111) films synthesized by pulse bias-enhanced nucleation and epitaxial grain selection on a 3C-SiC/Si (111) substrate”
Appl. Phys. Lett., 110, 062102, 2017.


J. Yaita, T. Iwasaki, M. Reyes, S. E. Saddow, M. Hatano,
“Heteroepitaxial Growth of Diamond Films on 3C-SiC/Si Substrates with Utilization of Antenna-Edge Microwave Plasma CVD for Nucleation”
Jpn. J. Appl. Phys. 54, 04DH13, 2015.