2024年度学院等開講科目物質理工学院材料系

薄膜・単結晶プロセシング

開講元: 材料系
担当教員: 舟窪浩
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 月1-2 (S7-202) / 木1-2 (S7-202)
クラス: -
科目コード: MAT.C315
単位数: 200
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 3Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

酸化物薄膜合成および酸化物単結晶育成のプロセスを教授する。薄膜合成では、気相成長法を中心に薄膜合成法の紹介と得られた薄膜の評価法について説明する。単結晶合成では、結晶成長の基礎理論を説明した後に、実際の単結晶成長について説明する。さらに、結晶欠陥についても説明する。

到達目標

本講義を履修することによって次の能力を修得する。
1) 気相からの薄膜合成プロセスの基礎を理解する。
2) PVD法、CVD法の特徴と製膜方法の理解を深める。
3) 作製した薄膜の評価方法の概要を理解する。
4) 液相からの単結晶合成プロセスの基礎を理解する。
5) バルク単結晶育成の種類と特長の理解を深める。
6) 結晶欠陥の種類と生成機構を理解する。

キーワード

薄膜、PVD、CVD、エピタキシャル薄膜、薄膜成長機構、核生成、結晶成長、駆動力、結晶成長速度、状態図、結晶欠陥

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

講義は薄膜合成と単結晶合成に分かれて行う。適宜、家庭学習課題を課し、授業では小テストを行うことがある。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	授業概要、試料形状、真空の基礎	真空の基礎が説明ができる。
第2回	PVDプロセス (I)：真空ポンプと真空系、蒸発の物理と化学、真空装置と真空技術	真空装置について説明できる。
第3回	PVDプロセス (II)：グロー放電とプラズマ、スパッタリング機構、スパッタリング装置の技術	PVD法、プラズマ、スパッタリングについて説明できる。
第4回	CVDプロセス (I)：CVD装置、CVDの熱力学、原料ガス輸送過程、薄膜成長の動力学	CVD法、ガス輸送の過程、薄膜成長の動力学について説明できる。
第5回	CVDプロセス（II) & 溶液法：CVDの過程と装置、溶液法薄膜成長と構造 (I)：薄膜成長、結晶核生成(1)	CVD装置、結晶核生成について説明できる。
第6回	単結晶概論：単結晶の種類と用途、単結晶の作り方 I	単結晶の種類と用途について説明できる。
第7回	単結晶概論：単結晶の作り方 II	単結晶の製造方法について説明できる。
第8回	結晶成長理論 I：結晶とは、結晶成長の駆動力、核生成	単結晶成長の駆動力と核生成について説明できる。
第9回	結晶成長理論 II：結晶成長速度、吸着	単結晶の成長速度について説明できる。
第10回	結晶成長理論 III：結晶成長の機構、結晶平衡形、成長形	単結晶成長の機構について説明できる。
第11回	結晶成長と状態図：いくつかの状態図を例にして	状態図をもとに単結晶成長方法を決める事ができる。
第12回	結晶欠陥：格子欠陥の種類とその表示法	授業内容を理解し、欠陥の種類とその表記法について説明できる。
第13回	薄膜成長法グループワークによる発表	エピタキシャル薄膜、結晶の完全性について説明できる。
第14回	薄膜の評価：膜厚と組成評価、結晶構造、化学評価グループワークによる発表	薄膜の評価方法について説明できる。

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

指定なし

参考書、講義資料等

講義資料は適宜、授業中に配布する。
参考書：
黒田登志雄著『結晶は生きている -その成長と形の変化のしくみ-』サイエンス社 (1989)
日本結晶成長学会編『結晶成長ハンドブック』共立出版 (1995)
Milton Ohring著『The Materials Science of Thin Films』Academic Press (2002)
S. Wolf and R.N. Tauber『Silicon processing for the VLSI Era: Vol.1-Process Technology』Lattice Press(1999)

成績評価の方法及び基準

配点は期末試験、演習、レポート点で総合評価する。

履修の条件・注意事項

履修条件は特に設けない。