JP2016084262A - 珪化バリウム系多結晶体及びその用途 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)15族元素のうち少なくとも1種類以上の元素を含み、含有酸素量が20atm%以下であることを特徴とする珪化バリウム多結晶体。
(2)15族元素の添加量が0.0001atm%以上30atm%以下であることを特徴とする(1)に記載の珪化バリウム多結晶体。
(3)15族元素がアンチモンであることを特徴とする(1)または(2)に記載の珪化バリウム多結晶体。
(4)BaSi2斜方晶の結晶を有することを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の珪化バリウム多結晶体。
(5)密度が3.0g/cm3以上であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の珪化バリウム多結晶体。
(6)バリウムと平均粒径が10mm以下であるシリコン粉末から珪化バリウム合金を合成する工程と、前記珪化バリウム合金を粉砕して珪化バリウム粉末とする工程と、前記珪化バリウム粉末を600℃〜1100℃でホットプレス処理する工程とを含んでなり、15族元素のうち少なくとも1種類以上の元素をいずれかの工程で添加することを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の珪化バリウム多結晶体の製造方法。
(7)(1)〜(5)のいずれかに記載の珪化バリウム多結晶体からなるスパッタリングターゲット。
(8)(1)〜(5)のいずれかに記載の珪化バリウム多結晶体からなる熱電変換素子。
(9)(7)に記載のスパッタリングターゲットを用いることを特徴とする珪化バリウム結晶膜の製造方法。
に関するものである。
含有率(atm%)=(C)/((A)+(B)+(C))
なお、含有量はICP−AES(誘導結合プラズマ発光分光分析装置)やEDS(エネルギー分散型X線分析)、EPMA(電子線マイクロアナライザー)等、多結晶体中における元素含有率を測定可能な分析手法を用いることで測定することができる。
(結晶性の確認方法)
XRD装置を用いて20°〜80°まで走査し、ピーク位置から結晶方位を同定した。
(添加元素量の確認方法)
ICP−AESを用いて、元素分析を実施し、添加元素の含有率を計算した。添加量がICP−AESの測定下限界以下の場合においては、SIMS(二次イオン質量分析法)を用いて特定の添加元素の含有率を計算した。
(酸素含有量の確認方法)
対象物を熱分解させ、酸素・窒素・水素分析装置(Leco社製)を用いて酸素量を熱伝導度法により測定した。
(抵抗率の測定方法)
4探針法により測定した。
(半導体の伝導型の判別方法)
ホール効果測定装置を用いて測定を行った。
(かさ密度の測定方法)
多結晶体の重量並びに寸法を測定することで密度を測定した。
バリウム(純度99.9%)とシリコン粉末(純度4N 平均粒径130μm)を原子量比が1:2になるように100g秤量し、更に金属アンチモンをバリウム、シリコン、アンチモン原子量の合計に対し5atm%となるように添加しアーク溶解を行なった。アーク溶解は銅製の水冷鋳型に混合原料を約10gずつ投入し、真空処理後、アルゴンを封入しアーク放電しながら材料を溶融し合金を作製した。アーク溶解した後、窒素ガス雰囲気にて合成した珪化バリウム合金をメノウ乳鉢を用いて粉砕した。
放電方式 :RF/DCスパッタ
成膜装置 :マグネトロンスパッタ装置
ターゲットサイズ:75mmφ
成膜圧力 :0.5Pa
添加ガス :アルゴン
放電パワー :100W
基板温度 :25℃
同様の条件にて成膜を行なった結果、RFにおいてもDCにおいても珪素−バリウム混合薄膜を作製する事が可能であることを確認した。
アンチモンの添加量を10atm%とした以外は実施例1と同様の方法で珪化バリウム多結晶体を作製した。多結晶体の組成、酸素含有量、かさ密度、結晶性、半導体の伝導型、半導体の伝導型及び抵抗率を表1に示す。
アンチモンの添加量を0.005atm%とした以外は実施例1と同様の方法で珪化バリウム多結晶体を作製した。多結晶体の組成、酸素含有量、かさ密度、結晶性、半導体の伝導型及び抵抗率を表1に示す。
アンチモンの添加量を添加量を2atm%とした以外は実施例1と同様の方法で珪化バリウム多結晶体を作製した。多結晶体の組成、酸素含有量、かさ密度、結晶性、半導体の伝導型及び抵抗率を表1に示す。
添加元素を加えない以外は実施例1と同様の方法で珪化バリウム多結晶体を作製した。多結晶体の組成、酸素含有量、かさ密度、結晶性、半導体の伝導型及び抵抗率を表1に示す。
(比較例2)
作製した珪化バリウム粉末75gを90mmΦの金属製金型を用いて30MPaにて成型を行い、できた珪化バリウム成型体を更に300MPaにて1分間CIP装置により加圧することによって得られた成型体を電気炉を用いて800℃1時間大気雰囲気焼成を行った以外は実施例1と同様の方法で作製した。割れのある多結晶体が得られ、多結晶体の組成、酸素含有量、かさ密度及び結晶性のみ測定した。
Claims (9)
- 15族元素のうち少なくとも1種類以上の元素を含み、含有酸素量が20atm%以下であることを特徴とする珪化バリウム多結晶体。
- 15族元素の添加量が0.0001atm%以上30atm%以下であることを特徴とする請求項1に記載の珪化バリウム多結晶体。
- 15族元素がアンチモンであることを特徴とする請求項1または2に記載の珪化バリウム多結晶体。
- BaSi2斜方晶の結晶を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の珪化バリウム多結晶体。
- 密度が3.0g/cm3以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の珪化バリウム多結晶体。
- バリウムと平均粒径が10mm以下であるシリコン粉末から珪化バリウム合金を合成する工程と、前記珪化バリウム合金を粉砕して珪化バリウム粉末とする工程と、前記珪化バリウム粉末を600℃〜1100℃でホットプレス処理する工程とを含んでなり、15族元素のうち少なくとも1種類以上の元素をいずれかの工程で添加することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の珪化バリウム多結晶体の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の珪化バリウム多結晶体からなるスパッタリングターゲット。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の珪化バリウム多結晶体からなる熱電変換素子。
- 請求項7に記載のスパッタリングターゲットを用いることを特徴とする珪化バリウム結晶膜の製造方法。
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