ダイヤモンド極限機能プロジェクト - 新エネルギー・産業技術総合開発機構

「ダイヤモンド極限機能プロジェクト」
事後評価報告書
平成１８年１０月
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
研究評価委員会
平成１８年１０月
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
理事長 牧野 力 殿
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
研究評価委員会 委員長 曽我 直弘
ＮＥＤＯ技術委員・技術委員会等規程第３１条の規定に基づき、別添のとおり
評価結果について報告します。
目
次
はじめに
分科会委員名簿
審議経過
評価概要
研究評価委員会におけるコメント
研究評価委員会委員名簿
第１章
評 価
１．プロジェクト全体に関する評価結果
１．１ 総論
１．２ 各論
２．個別テーマに関する評価結果
1
2
3
4
8
9
1-1
２．１
伝導制御技術の確立（実用化のための基盤技術の開発）
ナノドーピング技術の開発
２．２ 伝導制御技術の確立（実用化のための基盤技術の開発）
ナノ表面界面制御技術の開発
２．３ ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価（実用化を目指す３つの
製品の試作）放電灯陰極
２．４ ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価（実用化を目指す３つの
製品の試作）ナノスケール加工用電子源
２．５ ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価（実用化を目指す３つの
製品の試作）高周波トランジスタ
３．評点結果
第２章
評価対象プロジェクト
１．事業原簿
２．分科会における説明資料
参考資料１
参考資料２
評価の実施方法
評価に係る実施者意見
2-1
2-2
参考資料 1-1
参考資料 2-1
はじめに
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構においては、被評価プロジェクト毎
に当該技術の外部の専門家、有識者等によって構成される研究評価分科会を研究評価委員
会によって設置し、同分科会にて被評価対象プロジェクトの研究評価を行い、評価報告書
案を策定の上、研究評価委員会において確定している。
本書は、
「ダイヤモンド極限機能プロジェクト」の事後評価報告書であり、第６回研究
評価委員会において設置された「ダイヤモンド極限機能プロジェクト」（事後評価）研究
評価分科会において評価報告書案を策定し、第１１回研究評価委員会（平成１８年１０月
３１日）に諮り、確定されたものである。
平成１８年１０月
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
研究評価委員会
1
「ダイヤモンド極限機能プロジェクト」
事後評価分科会委員名簿
（平成１８年８月現在）
氏名
分科
会長
所属、役職
大野 泰夫
徳島大学
ソシオテクノサイエンス研究部教授
分科
会長 伊藤 利道
代理
大阪大学
大学院工学研究科教授
神野 雅文
愛媛大学
工学部電気電子工学科助教授
牧本
日本電信電話（株）ＮＴＴ物性科学基礎研究所
機能物質科学研究部 薄膜材料研究グループ長
俊樹
委員
光田 好孝
東京大学
生産技術研究所物質環境系教授
三村 秀典
静岡大学電子工学研究所ナノビジョン研究推進センタ
ー教授
（敬称略、五十音順）
2
審議経過
z
第１回 分科会（平成１８年８月８日）
公開セッション
１．分科会の公開について
２．評価実施方法について
３．評価報告書の構成について
４．プロジェクトの全体概要説明
５．プロジェクトの詳細説明（個別テーマ）
６．全体に関する質疑、今後の予定
非公開セッション
７．プロジェクトの詳細説明（個別テーマ）
z
現地調査（平成１８年８月９日）
クリーンルーム、４階実験室
（於 (独)産業技術総合研究所）
z
第１１回
研究評価委員会（平成１８年１０月３１日）
3
評価概要
１．総 論
１）総合評価
我国が世界をリードしてきた気相合成ダイヤモンドに関する研究・開発成果や技術を産
業に結びつけるための支援事業として、ナノレベルでの半導体材料開発研究にターゲット
を絞った本プロジェクトは、NEDO の事業として時期を得て適切なものだと考えられる。
各組織が密接かつ有機的に連携した実施体制、情勢変化への対応等において、妥当である。
研究成果については、（001）面の n 型半導体の実現、界面抵抗を低減する複数の技術
開発、電子顕微鏡用点電子源の開発や電子源を応用した X 線源の試作、大型結晶粒から
なる 25mm サイズのヘテロエピタキシャルダイヤモンドウエハの生産など、世界的にみ
ても多くの優れた開発成果が得られている。さらに、特許、論文発表等も適切である。
実用化に関しては、それぞれの個別テーマにより実用化に進む段階、課題解決の段階、
原理検証の段階など各々段階は異なるが、各種実験を通して他の半導体材料と比較検討で
き、さらに一部は実用化を検討できるレベルに引き上げた点は大いに評価できる。
しかしながら、素晴らしい物性を持つ、ほぼ究極の材料のプロジェクトであるにもかか
わらず、従来にない新デバイスを開発し、まったく新しい市場を造するという目標になっ
ていない点が惜しまれる。
今後は、基礎理論、基礎物性値などをもっと追求すると共に、材料の特性を上手く生
かした従来にない新しい市場の創出や半導体材料としての地位の確立を期待する。
２）今後に対する提言
本プロジェクトにより半導体材料としてのダイヤモンドが見えてきた。今回の成果を踏
まえて、次段階の研究開発を進めるべきである。気相合成ダイヤモンド研究を、広範な応
用展開へと推し進めていくためには、公的資金による継続的な研究が望まれる。ダイヤモ
ンドでしかできないデバイスや全く新しい市場を創成できるデバイスの開発を目標に加
えてほしい。
多結晶ダイヤモンドを用いた光源への応用や、単結晶ダイヤモンドの電子源への応用に
ついては、本プロジェクトでの支援を受けて産業展開の展望が示されており、主として民
間の資金による展開を図る段階に来ている。他方、高周波トランジスタ等の電子デバイス
への活用については、成功すれば、環境負荷低減のための省エネルギーに結びつき、関連
市場も大きいと期待されるが、高品質ダイヤモンド基板の大面積化技術の構築が開発課題
として残されており、今後も開発リスクが大きいので、何らかの実用化補助金により、プ
ロジェクト推進を行うべきである、と思われる。
本プロジェクト内のテーマではなかったが、自主研究によるヘテロエピウエハ作製技術の
大型化とコスト低減というダイヤモンド半導体デバイスの普及のために不可避な重要課
題に取り組んでいただきたい。
２．各 論
１）事業の位置付け・必要性について
4
シリコンテクノロジーが成熟し成長限界が見え、さらにその分野での日本の国際的競争
力が低下している状況なので、全く異なる半導体材料の研究開発はタイムリーである。し
かし、開発には総合的な基盤技術開発を必要とするのみならず、ダイヤモンド専用の多大
な設備投資を必要とするので、個々の企業ではリスクが大きく実施できないという問題が
あり、NEDO の支援は妥当である。また、気相合成ダイヤモンド研究を実用化・事業化
していくためには、ドーピング技術や表面構造制御技術などのダイヤモンド半導体デバイ
スの普及という直接的な効果ばかりではなく、関連する分野の広がりを考慮すれば、費用
対効果は十分である。
ほぼ究極の材料のプロジェクトであるにもかかわらず、従来にない新しいデバイスを開
発し、まったく新しい市場を開発するという目標になっていない点が惜しまれる。新しい
分野を開拓する可能性がある一方で、実力が良く判らない材料であるので、物性パラメー
タの基礎的、理論的確認等にも重点を置いて欲しかった。
また、市場動向や競合他材料との比較検討が不足したため、目標の設定が必ずしも適切に
行われなかったものが一部含まれるように感じる。
２）研究開発マネジメントについて
研究開発目標は定量的に設定されていて、妥当な目標設定である。基礎研究と応用研究
を平行して実施し、基礎研究の成果をすぐに応用研究に技術移転するという計画は、プロ
ジェクト発足時のダイヤモンドの技術レベルから考えると妥当である。
産総研、大学、企業がそれぞれの機能、目的意識の特長を活かし、有機的に結びついた
実施体制がとられ、実施者間で情報を共有できるシステムを作り運用した点等、事業体制
は高く評価できる。
自主的に外部専門家・有識者等による中間評価において、課題点の指摘を受けたこと
は、極めて効果的であったと考えられる。また、各途中で、わかりやすい目標を追加設定
するなど、情勢変化への対応も適切である。
一方、個別の目標に関しては、産業応用には不可欠な要素であるダイヤモンド基板の大
面積化の可能性を示すマイルストーンとしての目標値を設定すべきであり、電子源への応
用での放出電流の安定性を目標に加えるべきであった。高周波トランジスタに関しては、
ある面では、SiC、GaN を超える設定にする必要があったのではないか。また、負性電子
親和力モデルの形成など、簡単には理解できない難しい課題に関しては、深く議論するよ
うな交流もプロジェクトで支援できるとよかった。
３）研究開発成果について
ダイヤモンド半導体を電子材料として実用的なレベルに高めるために、全ての個別テー
マに関して目標として掲げた物性値を凌駕したのみならず、全体目標も達成している。
（001）面で n 型ダイヤモンドの合成に成功した点は画期的である。また、応用に関して
も、50V を切る陰極降下電圧を実証した点、電子源で１素子の放出電流量が 10mA を超
える高電流を実現した点、fmax=60GHz の発振に成功した点は高く評価できる。さらに、
成果の意義として、基礎研究や開発したプロセス技術はおおいに汎用性がある。
界面抵抗の低減、電子顕微鏡用点電子源、X 線源の試作、25mm サイズのヘテロエピタ
5
キシャルダイヤモンドウエハの生産など、数多くの世界的レベルの優れた成果が得られて
おり、非常に高く評価できる。
研究成果は業界新聞や雑誌だけではなく、一般雑誌等にも掲載され、広く一般に対して
情報発信しており、研究成果の発表は適切に行われている。また、特許出願も概ね妥当で
ある。
なお、応用の 3 テーマについては、十分な成果が得られているものの、既存デバイスの改
良の面が強い。他の材料ではできない新たな技術領域や新しい市場の創成につながる成果
はまだ少ない。
４）実用化、事業化の見通しについて
個別テーマ全てについて、研究開発成果の実用化を目指したターゲットを明確にすると
同時に課題解決に向けた技術的検討や解決方策も既に明確になっている。
先ず放電灯に関しては、実際に冷陰極放電灯の製品事業を行っている会社と連携を行い
開発している。したがって、事業化までのシナリオがはっきりしており、実用化に向けて
の課題も明確になっている。次に微小電子源に関しては、電子ビーム露光装置メーカーと
協力関係を維持しながらユーザの要求を開発目標に取り込み、実用化のための課題の抽出
し、それを解決している段階である。更に高周波波トランジスタに関しては、実用化向け
ての課題であった fmax=40GHz 以上の高周波トランジスタの製作及びヘテロエピタキシ
ャル基板を用いて、高周波トランジスタの試作に成功しているものの、原理検証の段階で
ある。3 者の実用化に向けた現状の局面はかなり異なるが、今後の産業展開が期待できる。
今後の課題として、産業技術としての観点からの詳細なデータを得ると共に事業化までの
シナリオの検討を十分に行うことが求められる。また、既存市場だけでなく、ダイヤモン
ドの特性を生かした新市場創出への注力を希望する。
6
研究評価委員会におけるコメント
第１１回研究評価委員会（平成１８年１０月３１日開催）に諮り、了承された。研究評価
委員からのコメントは特になし。
7
研究評価委員会
委員名簿
委員長
曽我
直弘
滋賀県立大学
理事長
委員長代理 西村
吉雄
東京工業大学
監事
委員
伊東
弘一
早稲田大学
委員
稲葉
陽二
日本大学
委員
大西
委員
尾形
仁士
三菱電機エンジニアリング株式会社
委員
黒川
淳一
横浜国立大学
委員
小柳
光正
東北大学大学院
委員
佐久間
委員
冨田
房男
放送大学
委員
架谷
昌信
愛知工業大学
委員
委員
平澤
吉原
優
一紘
学長
理工学術院総合研究所
法学部
客員教授
（専任）
教授
株式会社カネカ
一郎 東京大学大学院
泠
兼
顧問
大学院工学研究院
工学研究科
工学系研究科
北海道学習センター
工学部機械学科
取締役社長
システムの創生部門
教授
バイオロボティクス専攻
教授
精密機械工学専攻
教授
所長
教授
東京大学名誉教授
アルバック・ファイ株式会社
技術開発部
理事
（合計
13 名）
（敬称略、五十音順）
8
第１章
評価
この章では、分科会の総意である評価結果を枠内に掲載している。なお、枠の
下の○、●、●が付された箇条書きは、評価委員のコメントを原文のまま、参考
として掲載したものである。
「ナノテク実用化技術（ダイヤモンド極限機能プロジェクト）」（事後評価）
１．プロジェクト全体に関する評価結果
１．１ 総論
１）総合評価
我国が世界をリードしてきた気相合成ダイヤモンドに関する研究・開発成果や技術
を産業に結びつけるための支援事業として、ナノレベルでの半導体材料開発研究にタ
ーゲットを絞った本プロジェクトは、NEDO の事業として時期を得て適切なものだ
と考えられる。各組織が密接かつ有機的に連携した実施体制、情勢変化への対応等に
おいて、妥当である。
研究成果については、
（001）面の n 型半導体の実現、界面抵抗を低減する複数の技
術開発、電子顕微鏡用点電子源の開発や電子源を応用した X 線源の試作、大型結晶粒
からなる 25mm サイズのヘテロエピタキシャルダイヤモンドウエハの生産など、世
界的にみても多くの優れた開発成果が得られている。さらに、特許、論文発表等も適
切である。
実用化に関しては、それぞれの個別テーマにより実用化に進む段階、課題解決の段
階、原理検証の段階など各々段階は異なるが、各種実験を通して他の半導体材料と比
較検討でき、さらに一部は実用化を検討できるレベルに引き上げた点は大いに評価で
きる。
しかしながら、素晴らしい物性を持つ、ほぼ究極の材料のプロジェクトであるにも
かかわらず、従来にない新デバイスを開発し、まったく新しい市場を創造するという
目標になっていない点が惜しまれる。
今後は、基礎理論、基礎物性値などをもっと追求すると共に、材料の特性を上手く
生かした従来にない新しい市場の創出や半導体材料としての地位の確立を期待する。
＜肯定的意見＞
○ 未開拓の材料に検討を加え、各種実験を通して他の半導体材料と比較検討でき、
さらに一部は実用化も検討できるレベルに引き上げた点は大いに評価できる。
○ 我国が世界をリードしてきた気相合成ダイヤモンドに関する研究・開発成果や技
術を産業に結びつけるための支援事業として遂行された本事業は、ブレークスル
ーとも言える n 型（001）の成長に成功しているなど、限定的ではあるが、優れた
研究成果が得られている、と思われる。
○ プロジェクト参加の各組織が密接かつ有機的に連携して目標を達成しており、成
功した、と評価することができる。
○ 設定した目標をクリアしたことは評価できる。放電灯陰極に関する研究は、順調
に進んでいるとともに、販売実績のある子会社による実用化計画が明確であり、
実用化の期待が持てる。
○ 80 年代より我が国を中心に発展してきた気相合成ダイヤモンドの研究から、90
年代後半の n 型半導体形成の確認や電子放出特性の実証などを経て、本プロジェ
クトが推進された。ナノレベルでの半導体材料開発研究にターゲットを絞った本
プロジェクトは、まさに適切なタイミングで実施されたといえ、妥当な研究目的
を持ったものといえよう。3 年という短期間にダイヤモンド半導体の実用化を目
指したプロジェクトとして、多結晶半導体、ヘテロエピタキシャル半導体、単結
晶（ホモエピタキシャル）半導体それぞれが適用可能な実用化テーマを組み合わ
1-1
せ、製造コストを考慮し事業化を早期に実現することを目指したものといえよう。
基礎研究と実用化テーマのバランスを含め、研究開発におけるマネジメントも成
功につながった要因と思われる。本プロジェクトの基礎研究と実用化研究のそれ
ぞれの個別テーマに対して定められた目標は全てクリアされており、当初の数値
目標を遙かに凌駕する数値にまで達成したものもある。さらに、当初目標以外に、
企業の自主研究も含めれば、（001）面の n 型半導体の実現、界面抵抗を低減する
複数の技術開発、電子顕微鏡用点電子源の開発や電子源を応用した X 線源の試作、
大型結晶粒からなる 25mm サイズのヘテロエピタキシャルダイヤモンドウエハの
生産など、多くの世界的にみても優れた開発成果が得られており、非常に高く評
価できる。個別テーマごとの難易度は異なるが、事業化に向けた取り組みも積極
的に進められている。また、本プロジェクトの直接のターゲットとした実用化・
事業化以外に、分析電子顕微鏡用点電子源や X 線管球などの実用部品の試作など
も行われており、積極的な関連事業の展開が進められると予測される。材料開発
を趣旨とする本プロジェクトにより、我が国の関連分野への技術的波及効果は大
きいと考えられ、結果として、関連分野を含めて考えれば経済的波及効果は非常
に高いといえよう。
○ 本プロジェクトの推進は、NEDO の事業として時期を得て適切なものだと考えら
れる。また、研究開発マネジメントも、研究開発目標、研究開発計画、研究開発
実施者の事業体制、情勢変化への対応等において、妥当である。研究成果につい
ては、研究開発目標をすべてクリアしており優れた結果が得られている、また成
果の意義として、基礎研究や開発したプロセス技術はおおいに汎用性がある。さ
らに、特許、論文発表等も適切である。実用化、事業化の見通しについては、実
用化が可能なプランがある。全体的に見て、十分合格点の与えられるプロジェク
トだと考えられる。
＜問題点・改善すべき点＞
● 基礎理論、基礎物性値などをもっと追求して欲しい。
● ダイヤモンドの電子デバイスとしての産業応用に関する基盤技術の構築を目指す
上で必要不可欠と思われる項目、例えば大面積化技術や高速成長技術等に関する
項目が、本プロジェクトの初期目標に明瞭に設定されておらず、研究開発マネジ
メントにおける計画立案や承認等の実施プロセスに改善の余地が残る、と思われ
る。
● アプリケーションが従来より存在するものの置き換えであるため、国際競争力は
確保できるものの、新しい産業の創出は現時点では期待しにくい。今後は、材料
の特性を上手く生かして従来にない新しい市場の創出も検討していただきたい。
● pn 接合や発光デバイスの研究はこのプロジェクトの趣旨に沿っていない研究で
ある。従って、このプロジェクトのリソースでこれらの研究が行われたという誤
解を避けるために、事業原簿から関連する項目を削除するべきである。「本プロジ
ェクトの目的」で述べられている「16mm 径ダイヤモンド単結晶合成に成功」は
大きなブレークスルーかもしれないが、このプロジェクトで単結晶を使用して実
用化を行う予定のデバイスは、3 つの中でも高々1 つである。この単結晶の研究
成果が今回のプロジェクトの成果に必ずしも役立っていないのが残念である。
● ダイヤモンド半導体デバイスの普及という直接的な効果ばかりではなく、関連す
る分野の広がりを考慮すれば、緊縮財政の折致し方ない面もあったといえるが、
1-2
投じた予算は必ずしも十分な額でなかったと思われる。
● 基礎研究の成果は素晴らしい。しかし、ダイヤモンドの実用化デバイスとして、
早期の市場創出と経済効果から、放電灯陰極、ナノ加工用電子源、高周波トラン
ジスタが選ばれたが、放電灯陰極は、実用化の課題が明確になっており、実用化
に進むところまで来ているが、ナノ加工用電子源に関しては、まだ実用化のため
の課題を抽出し、それを解決している段階であり、高周波トランジスタに関して
は、高周波トランジスタができたという原理検証の段階であるように感じる。全
体的に実用化の点が少し弱いように感じる。また、素晴らしい物性を持つ、ほぼ
究極の材料のプロジェクトであるにもかかわらず、従来にない新しいデバイスを
開発し、まったく新しい市場を創造するという目標になっていない。その点がや
や残念である。
＜その他の意見＞
• なし。
• なし。
• 特になし。
• このプロジェクト採用時の評価委員会では、「１．事業の位置付け・必要性につい
て、２．研究開発マネジメントについて」の評価を十分に行っているはずである。
従って、事後評価分科会においてこれらの評価を行なうことの必要性には疑問が
残る。（少なくとも、４項目の中の２項目も占める必要は無いと思われる。）
• 残念ながら 3 年という短い研究期間であったため、研究機関終了間際の基礎研究
成果が必ずしも実用化研究テーマへプロジェクト期間内に反映されずに、プロジ
ェクトが終了していると感じられる。
• 本プロジェクトで得られた数々の成果は基礎研究にかなりの資源を投資し、しっ
かりした基礎研究の成果を出したために得られたものだと思う。半導体としての
ダイヤモンドは、まだ半導体材料としての入り口に到達したところだと思う。今
後、応用研究だけでなく、基礎研究にも力を注ぎ、半導体材料としての地位を確
立してほしい。
1-3
２）今後に対する提言
本プロジェクトにより半導体材料としてのダイヤモンドが見えてきた。今回の成果
を踏まえて、次段階の研究開発を進めるべきである。気相合成ダイヤモンド研究を、
広範な応用展開へと推し進めていくためには、公的資金による継続的な研究が望まれ
る。ダイヤモンドでしかできないデバイスや全く新しい市場を創成できるデバイスの
開発を目標に加えてほしい。
多結晶ダイヤモンドを用いた光源への応用や、単結晶ダイヤモンドの電子源への応
用については、本プロジェクトでの支援を受けて産業展開の展望が示されており、主
として民間の資金による展開を図る段階に来ている。他方、高周波トランジスタ等の
電子デバイスへの活用については、成功すれば、環境負荷低減のための省エネルギー
に結びつき、関連市場も大きいと期待されるが、高品質ダイヤモンド基板の大面積化
技術の構築が開発課題として残されており、今後も開発リスクが大きいので、何らか
の実用化補助金により、プロジェクト推進を行うべきである、と思われる。
本プロジェクト内のテーマではなかったが、自主研究によるヘテロエピウエハ作製
技術の大型化とコスト低減というダイヤモンド半導体デバイスの普及のために不可
避な重要課題に取り組んでいただきたい。
＜今後に対する提言＞
• 放電灯陰極、露光機電子ビーム源は実用化開発を継続すべきである。基礎物性、
高周波トランジスタは研究を継続すべきであるが、方針を再検討する必要がある。
• 多結晶ダイヤモンドを用いた光源への応用や、単結晶ダイヤモンドの電子源への
応用については、本プロジェクトでの支援を受けて産業展開の展望が示されてお
り、主として民間の資金による展開を図る段階に来ている、と思われる。他方、
高周波トランジスタ等の電子デバイスへの活用については、成功すれば、環境負
荷低減のための省エネルギーに結びつき、関連市場も大きいと期待されるが、高
品質ダイヤモンド基板の大面積化技術の構築が開発課題として残されており、今
後も開発リスクが大きいので、何らかの実用化補助金により、プロジェクト推進
を行うべきである、と思われる。
• 重複するが、置き換え需要ではなく、従来にない市場の創生を目指していただき
たい。
• 他の同種のプロジェクトでは産業界からの資金が 50%程度を占めるのに対して、
この「ダイヤモンド極限機能プロジェクト」のリスクが比較的大きいために、こ
の 3 年間は国家予算だけで研究開発が進められた。この国家予算を先行投資した
結果、設定した目標をすべてクリアした。従って、今後は民間の資金で研究を続
け、是非とも実用化までつなげて頂きたい。負性電子親和力が起きている実験事
実を得ることに成功したようだが、この現象を実際のデバイスで活かされていな
いように思われる。今後は、この負性電子親和力現象を実際のデバイスにも活か
して欲しい。pip 構造の高周波トランジスタに関しては、現在の段階では、実用化
の可能性が低いように思われる。従って、今後の研究開発では、民間からのリソ
ースを大幅に増やし、研究を大幅に加速する必要があると思われる。国家予算を
先行投資したことを考慮すると、今後も NEDO がこのプロジェクトの研究状況を
チェックする必要がある。さらに、他のプロジェクトで行われる事後評価と比較
1-4
•
•
対応させるためには、2～3 年後（2008～2009 年度）の再評価を行うべきである。
本プロジェクトの成果を基にして、（001）低抵抗 n 型半導体を広面積に堆積する
基盤的な技術開発が望まれる。本プロジェクトは、ダイヤモンド半導体デバイス
の試作により、ダイヤモンド半導体が持つ大きな可能性を示してくれている。更
なる飛躍を果たし、80 年代より我が国を出発点として広がりを見せている気相合
成ダイヤモンド研究を、広範な応用展開へと推し進めていくためには、公的資金
による継続的な研究が望まれる。また、実用化テーマについて、本プロジェクト
の直接の当初ターゲットばかりではなく、幅広い応用事例も既に示している。こ
れらの実用化に向けた実用化補助を行うことは有意義であると思われる。特に、
従前より我が国が強い分野である電子線を利用したナノレベルでの分析器への点
電子源の実装は高速かつ高感度なナノ分析を可能とするであろう。このような分
析技術は、市場こそ小さいもののその波及効果は計り知れないものがある。また、
液晶パネルのバックライトとしての放電灯だけではなく、現在の蛍光灯を代替す
るダイヤモンド電極蛍光灯が普及すれば莫大な省エネ効果を生み、京都議定書の
遵守に多大な貢献を果たすものと期待される。本プロジェクトによって形成され
た産官学の連携を、今後も密にとりながら、実用化・事業化を目指してもらいた
い。
本プロジェクトで半導体材料としてのダイヤモンドが見えてきた。今回の成果を
踏まえて、次段階の研究開発を進めるべきである。是非、ダイヤモンドでしかで
きないデバイスや全く新しい市場を創成できるデバイスの開発を目標に加えてほ
しい。
1-5
１．２
各論
１）事業の位置付け・必要性について
シリコンテクノロジーが成熟し成長限界が見え、さらにその分野での日本の国際的
競争力が低下している状況なので、全く異なる半導体材料の研究開発はタイムリーで
ある。しかし、開発には総合的な基盤技術開発を必要とするのみならず、ダイヤモン
ド専用の多大な設備投資を必要とするので、個々の企業ではリスクが大きく実施でき
ないという問題があり、NEDO の支援は妥当である。また、気相合成ダイヤモンド
研究を実用化・事業化していくためには、ドーピング技術や表面構造制御技術などの
ダイヤモンド半導体デバイスの普及という直接的な効果ばかりではなく、関連する分
野の広がりを考慮すれば、費用対効果は十分である。
ほぼ究極の材料のプロジェクトであるにもかかわらず、従来にない新しいデバイス
を開発し、まったく新しい市場を開発するという目標になっていない点が惜しまれ
る。新しい分野を開拓する可能性がある一方で、実力が良く判らない材料であるので、
物性パラメータの基礎的、理論的確認等にも重点を置いて欲しかった。
また、市場動向や競合他材料との比較検討が不足したため、目標の設定が必ずしも
適切に行われなかったものが一部含まれるように感じる。
＜肯定的意見＞
○ シリコンテクノロジーが成熟し成長限界が見え、さらにその分野での日本の国際
的競争力が低下している状況なので、全く異なる半導体材料の探索はタイムリー
である。また地球全体で問題となっている環境問題に貢献する可能性がある点で
も有意義である。優れた物性パラメータが予想されているが、それが正しいのか、
さらにそれを活かせる加工技術、利用技術があるのか、など不透明な要素が多い
ので、NEDO の支援は妥当である。
○ ダイヤモンド（主として CVD）の研究において世界をリードしてきたこれまでの
研究・開発実績に基づき、電子材料としてダイヤモンドが有する物性論的優位性
を産業に展開する上で必要な基盤技術の構築を目指した本プロジェクトは、
NEDO が推進する事業としては適切であり、「フロンティアカーボンテクノロジ
ー」の成果を産業に展開するためのプロジェクトとして時機を得たものである、
と思われる。基盤技術に関わる基礎的観点の成果として、ダイヤモンドを競合他
材料と比較した場合、本プロジェクト開始当時から、克服すべき課題の一つであ
るがその実現が困難視されていた「n 型（100）ダイヤモンドの作製」に世界に先
駆けて成功するなどの優れた研究成果が得られている。また、ダイヤモンドの実
用化の観点からは、高輝度でエネルギー分散の狭い電子線源の試作に成功してい
るなど、ダイヤモンドの特質を生かした産業展開の道筋が（現時点では）細いな
がらも示されている。
○ 当初目標は達成されており、それを超えてさらにプロジェクトが展開されており、
成功度の高いものと評価できる
○ 市場および雇用創出効果」の表から、ダイヤモンドデバイスの国内市場だけで
2010 年の単年度で 365 億円もあり、その後も徐々に増加することが予想されてい
る。これに対して、国家からの研究開発費用は 3 年間で 22 億円であるので、この
予想通り研究開発が進めば、費用対効果は十分である。
○ 材料開発研究において我が国は従前より世界をリードし、この材料開発を基盤と
して我が国の産業が強みを発揮してきた。90 年代の失われた 10 年の間に産業構
1-6
造が必然的に変化し、産業基盤となる材料開発における民間活力が失われつつあ
った。このような状況下にあって、我が国の産業競争力の源泉となるナノレベル
での高度な制御技術が不可欠となっている材料開発分野に特化し、我が国経済を
再度持続的に発展可能とするよう血税たる国の予算を投入してきた。80 年頃より
我が国を中心として発展してきた気相合成ダイヤモンド研究を、ワイドギャップ
半導体として実用化・事業化していくためには、ドーピング技術や表面構造制御
技術などのナノレベルでの材料開発研究は必要不可欠であった。この点からは、
民間活力だけでは不十分であるが我が国の産業競争力向上には不可欠なテーマと
して、本プロジェクトをフォーカス 21 として選定したものと理解できる。
本プロジェクトでは、ダイヤモンド研究に関して、特に、半導体の実用化をテー
マとして行われている。より高速化する MPU や拡大を続ける携帯通信などから、
耐高温環境下での使用や優れた高周波特性を発揮する半導体材料の開発が望まれ
ており、ワイドギャップというダイヤモンドの物性を活用した研究として、まさ
にタイムリーな研究目的であったといえよう。
市場創出効果については、プロジェクトの予算要求の性格上、国内市場に対する
直接的な効果に限って考慮されているため、過小な評価となっている。しかし、
直接的効果に限ってみても、投資額を遙かに上回る市場形成が予見されている。
このように、世界に先駆けたイヤモンド半導体の実用化に向けた技術確立によっ
て、当該研究分野・技術開発において我が国の競争力を維持していくことを可能
とするといえる。
○ ダイヤモンドは優れた半導体材料となりうる物性を有しており世界中で非常に注
目されていたが、単結晶の合成ができない、加工が難しい、伝導制御ができない
などの問題があり、半導体材料としての利用は遅れていた。そのような中、1981
年にダイヤモンドの気相合成法がまた 16mm 径ダイヤモンド単結晶に成功するな
ど、我が国においてブレークスルーがなされ、世界的にダイヤモンド半導体開発
の機運が高まった。しかし、ダイヤモンド半導体の開発には、総合的な基盤技術
の開発を必要とすること、ダイヤモンドデバイス開発にはダイヤモンド専用の多
大な設備投資を必要とするが、個々の企業ではリスクが大きく実施できないとい
う問題があった。そのような背景の中、NEDO による大型資金の導入および
NEDO の指導による産官学の力を結集した総合的な研究体制を構築することによ
り、世界に先駆けて電子デバイス分野におけるダイヤモンド半導体の実用化に向
けた技術の確立を目指した本プロジェクトを推進することは、我が国の国際競争
力を高めるため、時期を得て適切なものだと考えられる。
＜問題点・改善すべき点＞
● 目標が既存応用分野や数値目標に偏っている。新しい分野を開拓する可能性があ
る一方で、実力が良く判らない材料であるので、物性パラメータの基礎的、理論
的確認等にも重点を置いて欲しかった。また、応用面でも既存の市場しか想定し
ていないが、研究スタート後でも新たな可能性、市場を検討すべきである。
● NEDO が推進するプロジェクトとしては、実用化や産業振興に直結する観点か
らの検討は不可欠であるが、本プロジェクトでは、競合他材料との比較検討に立
脚したダイヤモンドの実用化を見据えた目標の設定が必ずしも適切に行われて
いなかったものが含まれるように思われる。本プロジェクトの目的に「競合材料
との比較を可能と出来るような課題抽出を行う」ことを含めると、設定された数
1-7
●
●
●
●
値目標の設定根拠に説得力がなくなる、と思われる。本プロジェクトが「フロン
ティアカーボンテクノロジー」によって得られた成果を産業応用へ発展させるも
のであるならば、本プロジェクトで本来設定されるべき目標の中には、電子デバ
イス化で概ね共通に必要とされる項目、例えば、高品質ダイヤモンドの大面積化
プロセスの開発に関連する項目を明瞭に設定する必要があったのではないか、と
思われる。
本プロジェクトに限ったことではないが、プロジェクトの成果により創生される
経済効果は、従来の市場の置き換え需要と、まったく新しい需要に分けて議論す
る必要がある。特に、置き換え需要の場合は、従来の産業主体と敵対関係にある
のかそれとも、従来の産業主体への導入が可能なのかで、その影響は大きく異な
る。この点はある程度明確にして、議論する必要があるだろう。
「本プロジェクトの目的」で述べられている「16mm 径ダイヤモンド単結晶合成
に成功」は大きなブレークスルーかもしれないが、このプロジェクトで単結晶を
使用して実用化を行う予定のデバイスは、3 つの中でも高々1 つである。この単
結晶の研究成果が今回のプロジェクトの成果に必ずしも役立っていないのが残念
である。
ダイヤモンド半導体デバイスの普及という直接的な効果ばかりではなく、関連す
る分野の広がりを考慮すれば、緊縮財政の折致し方ない面もあったといえるが、
投じた予算は必ずしも十分な額であったとはいえまい。
ダイヤモンドの実用化デバイスとして、早期の市場創出と経済効果から、放電灯
陰極、ナノ加工用電子源、高周波トランジスタが選ばれた。プロジェクト発足時
のダイヤモンドの技術レベルや 3 年のプロジェクト期間から見て、実用化ターゲ
ットとしては妥当だと考えられる。しかし、この 3 つのターゲットの選定にあた
って、より詳しい市場動向やライバルとの対比の情報が不足しているように感じ
る。すなわち、3 の実用化ターゲットの選定の説得性に少し欠ける。また、素晴
らしい物性を持つ、ほぼ究極の材料のプロジェクトであるにもかかわらず、従来
にない新しいデバイスを開発し、まったく新しい市場を開発するという目標にな
っていない。その点がやや残念である。
＜その他の意見＞
• なし。
• フォーカス 21 のプロジェクトであるならば、参画企業の費用負担やそのビジョン
に関する情報提供も必要と思われる。
• なし。
• ・他の同種のプロジェクトでは産業界からの資金が 50%程度を占めるのに対して、
この「ダイヤモンド極限機能プロジェクト」のリスクが比較的大きいために、こ
の 3 年間は国家予算だけで研究開発が進められた。そして、産業界からの資金は
今後投入されることになる。従って、他の 3 年間で終了するプロジェクトとは異
なり、少なくとも今後 2 年間の研究成果および研究開発費に関しても、NEDO に
よる厳しいチェックが続けられるべきである。今回のプロジェクトは、国家予算
による研究支援であることを考慮すると、このようなチェックは NEDO の使命で
あると思われる。
・このプロジェクトによる経済効果は他のプロジェクトに比べて遅れて出てくる
可能性が高い。従って、他のプロジェクトで行われる事後評価と比較対応させる
1-8
•
•
ためには、2～3 年後（2008～2009 年度）の再評価も検討するべきである。
・市場調査に関しては、第三者の市場調査との比較も行うべきである。
・そもそも、このプロジェクトの「事業の位置付け・必要性」が妥当であったた
めに、巨額の国家予算が投入されたはずである。このため、事後評価分科会での
評価の必要性には疑問が残る。
研究者といえども、ダイヤモンドというと古来より宝石を連想する人が多いとい
う先入観も、プロジェクトの更なる大型予算化には障害となったかもしれない。
表 1.2-1
（事業原簿 3 ページ）の市場及び雇用創出効果の表の根拠がわかりにくい。
根拠を明確化すると本プロジェクトの重要性がさらに一層明確になると思う。
1-9
２）研究開発マネジメントについて
研究開発目標は定量的に設定されていて、妥当な目標設定である。基礎研究と応用研
究を平行して実施し、基礎研究の成果をすぐに応用研究に技術移転するという計画
は、プロジェクト発足時のダイヤモンドの技術レベルから考えると妥当である。
産総研、大学、企業がそれぞれの機能、目的意識の特長を活かし、有機的に結びつ
いた実施体制がとられ、実施者間で情報を共有できるシステムを作り運用した点等、
事業体制は高く評価できる。
自主的に外部専門家・有識者等による中間評価において、課題点の指摘を受けたこ
とは、極めて効果的であったと考えられる。また、各途中で、わかりやすい目標を追
加設定するなど、情勢変化への対応も適切である。
一方、個別の目標に関しては、産業応用には不可欠な要素であるダイヤモンド基板
の大面積化の可能性を示すマイルストーンとしての目標値を設定すべきであり、電子
源への応用での放出電流の安定性を目標に加えるべきであった。高周波トランジスタに
関しては、ある面では、SiC、GaN を超える設定にする必要があったのではないか。
また、負性電子親和力モデルの形成など、簡単には理解できない難しい課題に関し
ては、深く議論するような交流もプロジェクトで支援できるとよかった。
＜肯定的な意見＞
○ 産総研、大学、企業がそれぞれの機能、目的意識の特長を活かしている。またサ
ンプル作成、測定など相互の連携もうまく取れている
○ 電子線源の試作に際しては、実施者間の連携がよく行われ、よい研究成果が得ら
れている、と思われる。また、その他の研究テーマに関しても、実施体制やチー
ム構成は概ね適切に対応できている、と思われる。
○ 各目標は定量的に与えられており、途中で、よりわかりやすい目標を追加設定す
るなど、前向きな姿勢は高く評価できる。
○ このプロジェクトの実質的な研究期間（約 2 年半）、および、国家資金が投入された後に
産業界の資金で引き続き研究開発を行う必要があることを考慮すると、全体的には、妥
当な目標設定である。
○ 90 年代後半より、我が国の研究者を中心として、電子放出現象の確認、表面伝導
層を用いた初歩的なデバイスの実証動作、n 型ドーピングの可能性など、数多く
の基礎的な研究成果を礎としており、本プロジェクトは国内外の基礎研究開発動
向を踏まえたものとなっている。これらの従前の基礎研究開発を半導体の実用化
という目的に特化するために、伝導制御技術開発に基礎研究のターゲットを絞り
こみ、この成果を民間企業との連携により実用化開発を戦略的に行う形となって
いる。本プロジェクトで実用化ターゲットとした放電灯、電子源、高周波デバイ
スは、多結晶でも実用化可能なもの、多結晶および単結晶両者で実用可能なもの、
エピタキシャル成長ウエハもしくは単結晶で実用可能なものと、早急な実用化・
事業化を睨んで究極のバランス感覚から戦略的に適切な選択が採られている。こ
の中に、省エネルギー効果をもたらすものも研究開発内容も含まれており現在の
材料開発不可欠な持続型社会形成にも考慮されている。同時に、本プロジェクト
の直接的な成果のみならず、本プロジェクトの成果を転用することにより波及的
事業展開や影響を受ける関連産業分野への間接的な効果についても、プロジェク
ト予算要求時点において熟考され個別テーマの選定が行われていたことが垣間
見られる。
1-10
このように、内外の技術動向や市場動向などを適切に踏まえた、戦略的目標が設
定されていたといえる。
『ダイヤモンド半導体の実用化』という大きな目標を 3 年間という短期間で実
施していくことが要請されたために過密なスケジュールとなったが、個別の達成
目標を達成困難とも思えた目標値として定めている。分科会の席上、さらに困難
な目標、（001）n 型の形成を当初から開発目標であったとの意見も出た。しか
し、95 年に確認され（111）面での n 型形成の要因は、従前の成長温度よりも
さらに高い 1000℃を用いた点にある。このような高い成長温度では（001）形
成が困難であることから、当該テーマとせず、p、n 型両者のドーピング技術を
高度化し、より実用化に近づけることをテーマとして選択している。このような
研究開発計画としたことは、予算や期間を考え、早期の事業化により産業競争力
強化を目指すというフォーカス 21 の趣旨からいえば、妥当な判断であったとい
える。
本プロジェクトでは基礎研究と応用開発にテーマを分離し、その個別テーマごと
に中心となる企業もしくは独立行政法人研究所を配置し、相互の連携をとりつつ
企業の自主研究も並行して行う形をとっている。参加する企業も、それぞれの産
業分野や当該プロジェクト並行して進める自主研究開発に基づき、得意とする研
究開発テーマを選んでいる。これらの研究開発テーマは、基礎的な要素技術では
互いに関連あるものの、市場や産業分野において異なったものとなっており、安
易な業界の横並び体制とはなっていない。これらの実用化ターゲットに対して、
独立行政法人研究所などによる基礎研究開発成果が下支えする構造となってお
り、産官学連携が有機的に結びついた実施体制がとられている。
プロジェクトの運営管理については、プロジェクト全体の推進会議以外にも、個
別のテーマごとに活発な意見交換が行われたことが推測される。国際会議におけ
る研究成果の口頭発表を見ると、世界のダイヤモンド研究者が一堂に会する会議
においてプロジェクトメンバーが多数発表をしている。国際的な研究情勢や技術
開発動向を把握しつつ、国際会議の場でも互いの研究成果の理解を深めたものと
思われる。
以上のように、研究開発計画は時節を踏まえた妥当なものとなっていると同時に、
実施者の事業体制は参加する産官学それぞれの従来の研究成果を踏まえた適切
なものであったといえる。中間評価を受けて当初の目標値を異なる物性の目標値
へ変更があったにも関わらず、後述するような優れた研究開発成果を生み出して
いる。
3 企業、2 独立行政法人、4 大学という大きな産官学連携の枠組みの中では、文
化の異なるそれぞれのセクター間での互いの意思疎通や成果享受を実施するこ
とは、非常に困難を極めたであろう。にもかかわらず、本プロジェクトを実施す
ることを可能とするマネジメントに対する、PL の努力に惜しみなく敬意を表し
たい。
○ 研究開発目標は定量的に設定されていて妥当である。基礎研究（伝導制御および
負性電子親和力と表面構造を解明する表面界面制御）と応用研究を平行して実施
し、基礎研究の成果をすぐに応用研究に技術移転するという基礎研究も重視する
計画は、プロジェクト発足時のダイヤモンドの技術レベルから考え、妥当である。
基礎研究にかなりの予算と労力を投入した点、基礎研究の成果をすぐに応用研究
に技術移転できるようにした点、さらに実施者間（大学、企業を問わず）で情報
1-11
を共有できるシステムを作り運用した点等、事業体制は高く評価できる。また、
情勢変化（自主中間評価）への対応も適切である。
＜問題点・改善すべき点＞
● 実験結果の理解や負性電子親和力モデルの形成など、簡単には理解できない難し
い課題に関して、各サイト間の研究者の交流が十分になされていなかったように
思える。実務的な交流だけでなく、深く議論するようなゆとりの交流もプロジェ
クトで支援できるとよい。 成果の報告では、過度に目標値達成を重要視してい
るように感じる。筋書き通りに進むとは限らない研究なので、委託者・評価者側
は圧力をかけすぎないよう配慮をする必要がある。
● 目標設定の根拠が必ずしも明瞭でないものが含まれているように思われる。また、
産業応用には不可欠な要素であるダイヤモンド基板の大面積化に関する目標値
の設定が必ずしも明確には行われていない、と思われる。また、ダイヤモンド基
板の大面積化に関しては、実施者間の連携が必ずしも十分であったようには思え
ない。
● なし。
● ・このプロジェクトでは、5 年後程度を目標として、3 つの具体的なデバイスを市場に投
入する予定であり、これらの研究開発にリソースを集中するべきである。これに対して、
pn 接合や発光デバイスの研究はこの趣旨に沿っていない研究である。従って、このプ
ロジェクトのリソースでこれらの研究が行われたという誤解を避けるために、事業原簿か
ら関連する項目を削除するべきである。
・高周波トランジスタに関しての目標設定は、窒化物半導体で作製した高出力・高周波
トランジスタと比較して優位性があるとは思えない。従って、この目標を達成しても、本
プロジェクトによってダイヤモンド高周波トランジスタが 2010 年に実用化し、16 億円の
経済効果を与えるとは考えにくい。
● とくになし。
● 電子源への応用において、設定目標値に電流の安定性が入っていないが、電子ビ
ーム露光装置等への応用を考え場合、放出電流の安定性が極めて重要である。放
出電流の安定性も目標値の一つに加える必要があったのではないか。高周波トラ
ンジスタへの応用の目標値は、主に既存のデバイスである GaAs を超える設定に
なっており、新たなライバルである SiC、GaN などとは、同等かそれ以下のレ
ベルの設定である。ある面では、SiC、GaN 超える設定にする必要があったので
はないか。
＜その他の意見＞
• なし。
• なし。
• なし。
• この評価項目に関しても、研究開発目標、計画、体制などが妥当であったために、巨
額の国家予算が投入されたはずである。このため、事後評価分科会での評価の必要性
には疑問が残る。
• PL や各チームリーダーの努力によって、3 企業、4 大学、2 独立行政法人の連携
は、研究規模の割には基礎研究と応用研究の間で活発に行われていたと思われる。
しかし、残念ながら 3 年という短い研究期間であったため、個別テーマごとの研
1-12
•
究成果が他の研究テーマに十分に活用しきれなかった部分もあるだろう。研究期
間終了間際の基礎研究成果が必ずしも実用化研究テーマへプロジェクト期間内に
反映されずに、プロジェクトが終了していると感じられる。本プロジェクトによ
って形成された産官学の連携を、今後も密にとりながら、実用化・事業化を目指
してもらいたい。また、プロジェクトの実施側に対してではなく、事後評価を実
施する NEDO への要望として、下記の点を明記しておく。当初申請書や自主的な
中間評価による目標値の変更などを、事後評価の分科会席上で十分把握できなか
った。事後評価の評定をしやすくするために、当初の申請書や中間評価報告書な
ども参考資料として提示してもらいたい。
自主的に外部専門家・有識者等によって構成される技術委員会を設置し、中間評
価を受け、課題点の指摘を受けた。これは、研究推進上、極めて効果的であった
と考えられる。
1-13
３）研究開発成果について
ダイヤモンド半導体を電子材料として実用的なレベルに高めるために、全ての個別
テーマに関して目標として掲げた物性値を凌駕したのみならず、全体目標も達成して
いる。
（001）面で n 型ダイヤモンドの合成に成功した点は画期的である。また、応用
に関しても、50V を切る陰極降下電圧を実証した点、電子源で１素子の放出電流量が
10mA を超える高電流を実現した点、fmax=60GHz の発振に成功した点は高く評価
できる。さらに、成果の意義として、基礎研究や開発したプロセス技術はおおいに汎
用性がある。
界面抵抗の低減、電子顕微鏡用点電子源、X 線源の試作、25mm サイズのヘテロエ
ピタキシャルダイヤモンドウエハの生産など、数多くの世界的レベルの優れた成果が
得られており、非常に高く評価できる。
研究成果は業界新聞や雑誌だけではなく、一般雑誌等にも掲載され、広く一般に対
して情報発信しており、研究成果の発表は適切に行われている。また、特許出願も概
ね妥当である。
なお、応用の 3 テーマについては、十分な成果が得られているものの、既存デバイ
スの改良の面が強い。他の材料ではできない新たな技術領域や新しい市場の創成につ
ながる成果はまだ少ない。
＜肯定的意見＞
○ すべての項目に関して目標値を達成した。これまで、予測値、期待値でしかなか
った特性を現実のものとし、半導体としてのダイヤモンドを、多くの人が現実的
な議論をできるレベルに引き上げた点は大いに評価できる
○ 研究成果の発表は適切に行われている。また、特許出願も概ね妥当である、と思
われる。設定された目標については達成されており、世界的に見ても最高水準の
データが得られているものがいくつかある。
○ 目標はクリアされており、また、それぞれの目標も、実際の産業応用を視野に入
れ、異なる 3 分野にわたっており、計画は適切であり、かつ、十分な成果が得ら
れている。
○ 今回得られた成果は目標値をすべてクリアしており、知的財産、論文発表の件数も満足
できる値である。
○ ダイヤモンド半導体を電子材料として実用的なレベルに高めるために目標とし
て掲げた物性値を、全ての個別テーマに関して凌駕する研究成果をあげ、達成で
きなかった目標はなく優れた研究開発成果をあげている。その意味では目標の達
成度は 100%といえる。加えて、個別の開発目標以外に、（001）面の n 型半導体
の実現、界面抵抗を低減する複数の技術開発、電子顕微鏡用点電子源の開発や電
子源を応用した X 線源の試作、大型結晶粒からなる 25mm サイズのヘテロエピ
タキシャルダイヤモンドウエハの生産など、数多くの世界的レベルの優れた成果
が得られており、非常に高く評価できる。
実証に向けた、放電灯陰極、ナノスケール加工用電子源、高周波トランジスタの
開発においても当初の目標値以上の成果を達成しており、ダイヤモンド半導体を
実用材料として用いる途を開く有意義なプロジェクトであったといえよう。これ
らの成果は、ダイヤモンド半導体が持つ優れた物性値を応用したものである。こ
の中には、既存材料を代替し優れた性能を発揮する放電等や点電子源という汎用
性の高い実用化から、従来の半導体材料ではなしえなかった高輝度の面電子源や
1-14
高周波デバイスの開発も可能としている。このように汎用性の高い成果と新たな
半導体研究領域を開拓する成果とがバランスよく達成されているものと考えら
れる。
特許については、個別テーマ③④⑤を中心に、実用化・事業家を睨んだ製品化に
関わる重要な特許が出願されている。口頭発表や論文は基盤的な研究分野となる
個別テーマ①②を中心に数多く積極的に発表されており、国内学会、国際会議な
どのバランスもよいと思われる。また、論文等だけではなく新聞等に 26 件も掲
載され成果の普及にも努めている。しかも、実用化プロジェクトでありがちな業
界新聞や雑誌だけではなく、朝日新聞等の一般紙や週刊アスキーのような一般雑
誌等にも掲載されており、研究成果を広く一般に対して情報発信しているといえ
よう。
3 年という短い期間と約 21 億円という予算を考えれば、時間的にもコスト的に
も効率よく成果を達成できたといえよう。
○ 目標値は、プロジェクト発足時のダイヤモンドの技術レベルから考え、かなり高
く設定されていたが、すべてクリアしている。特に、（001）面で n 型ダイヤモン
ドの合成に成功した点は画期的である。また、応用に関しても、50V を切る陰極
降下電圧を実証した点、電子源で１素子の放出電流量が 10mA を超える高電流を
実現した点、fmax=60GHz の発振に成功した点は高く評価できる。さらに、また、
400℃程度の温度で 100mA を超える放出電流量を示す熱カソードをダイヤモンド
で実現した点も興味深い。成果の意義として、基礎研究や開発したプロセス技術
はおおいに汎用性がある。特許、論文発表等も適切である
＜問題点・改善すべき点＞
● 本プロジェクトで最も重要なダイヤモンドの特性である負性電子親和力と高耐
圧性に関しては、十分に納得できる確認が得られていない。
● NEDO が支援するプロジェクトとして掲げられた本プロジェクトの目標に関して、
ダイヤモンドを産業展開する上で不可欠な目標として、例えば、ダイヤモンド基
板の大面積化、高品質化や高速成長技術等について、十分な検討がなされずに設
定されたものが含まれる、と思われる。
● とくになし。
● 高周波トランジスタに関しては、設定した目標をすべてクリアしているものの、実用化を目
指す pip 構造においては、使用した研究費に対して、これに見合った研究成果が得られ
ていないと思われる。
● とくになし。
● 放電灯陰極、ナノ加工用電子源、高周波トランジスタにおける成果は、プロジェ
クト発足時のダイヤモンドの技術レベルや３年間のプロジェクト期間を考えると、
十分な成果が得られていると考えられるが、既存のデバイスの性能の改良の面が
強い。ダイヤモンドのみで、他の材料ではできない新たな技術領域やまったく新
しい市場の創成につながる成果はまだ少ない。
●
＜その他の意見＞
• なし。
• 予算が妥当かについては、具体的な使途（例えば、テーマ毎の人件費や備品のリ
スト、消耗品の総額等）が不明であり、研究進展にどのように有効に活用された
か判断できるデータが乏しい、と思われる。
1-15
•
•
なし。
・このプロジェクトの最終的な成否は、実用化の程度によって判断される。今回達成した
目標は、あくまでも「中間目標」であり、最終的な目標である「実用化」を目指して研究開
発を進めて頂きたい。この意味でも NEDO が今後も大いに関与することが望ましい。
・2）の項で述べたように、pn 接合や発光デバイスの研究は本プロジェクトには関係な
いので、これらの知的財産あるいは論文発表などの研究成果を含まない統計である必
要がある。（事業原簿に pn 接合デバイスの記述があるので、今回の統計に、これらの
研究成果が含まれている可能性がある。）
•
基盤的研究成果において、事後評価のために無理に説明しようとしすぎた印象を
受けた。プロジェクト内だけでは解明できない学術的に難しい課題であるので、
プロジェクト内での議論が残されている点を明示すればよかったであろう。
ダイヤモンドしかない特長を生かした成果、例えば負性電子親和力を用いた電子
源や SiC や GaN を凌駕するような高パワーの高周波デバイスなどを早く出して
ほしい。本プロジェクトで得られた数々の成果（実用化のための成果）は基礎研
究にかなりの資源を投資し、しっかりした基礎研究の成果を出したために得られ
たものだと思う。
•
1-16
４）．実用化、事業化の見通しについて
個別テーマ全てについて、研究開発成果の実用化を目指したターゲットを明確にす
ると同時に課題解決に向けた技術的検討や解決方策も既に明確になっている。
先ず放電灯に関しては、実際に冷陰極放電灯の製品事業を行っている会社と連携を
行い開発している。したがって、事業化までのシナリオがはっきりしており、実用化
に向けての課題も明確になっている。次に微小電子源に関しては、電子ビーム露光装
置メーカーと協力関係を維持しながらユーザの要求を開発目標に取り込み、実用化の
ための課題の抽出し、それを解決している段階である。更に高周波波トランジスタに
関しては、実用化向けての課題であった fmax=40GHz 以上の高周波トランジスタの
製作及びヘテロエピタキシャル基板を用いて、高周波トランジスタの試作に成功して
いるものの、原理検証の段階である。3 者の実用化に向けた現状の局面はかなり異な
るが、今後の産業展開が期待できる。
今後の課題として、産業技術としての観点からの詳細なデータを得ると共に事業化
までのシナリオの検討を十分に行うことが求められる。また、既存市場だけでなく、
ダイヤモンドの特性を生かした新市場創出への注力を希望する。
＜肯定的意見＞
○ 高効率の放電電極や大電流電子源を実現し実用性を確認できた。また CVD 法が広
く使われ、懸念されるコスト面の問題も打破できそうである。
○ 高輝度電子源の開発等に成功しており、限られた分野ではあるが、今後の産業展
開が期待できる成果が得られている
○ 現時点で 100%産業化できる、と言い切ることは困難であろうし、その点を考慮す
れば、十分実用を視野に入れ、前向きに研究を続けていけるだけの見通しは得ら
れていると評価できる。
○ 放電灯陰極に関する研究は、順調に進んでいるとともに、販売実績のある子会社による
実用化計画が明確であり、大いに実用化の期待が持てる。
○ 個別テーマ③④⑤ともに、研究開発成果の実用化を目指したターゲットを明確に
すると同時に、放電灯では電極寿命、点電子源ではエミッションパターンの均一
性など現在の課題が明確になっており、既に課題解決に向けた技術的検討や解決
方策も明確になっている。それぞれのテーマとも、事業化のシナリオが明示され、
短い期間で事業化まで実行可能となっていると思われる。既存材料の代替技術の
みならず、新たな産業分野を生み出せる夢のある成果が実証されている。これら
のことから、産業基盤となる材料開発を趣旨とする本プロジェクトにより、我が
国の関連分野、例えば、ナノレベル材料分析装置分野、高周波デバイスを利用し
たユビキタス高速通信分野などへの技術的波及効果は大きいと考えられる。結果
として、関連分野を総合すれば経済的波及効果は非常に高いといえよう。ダイヤ
モンド半導体の研究開発は、80 年代より我が国が成果をリードしてきた。90 年代
の失われた 10 年の間に、欧米各国に追いつかれてきているものの、過去 20 年に
わたり蓄積されてきた基盤研究実績を、本プロジェクトにより飛躍的に伸ばすこ
とに成功している。本プロジェクトの研究開発成果が、我が国はもとより全世界
に対して、当該分野のみならず関連分野も含めダイヤモンド研究に与えたインパ
クトは、計り知れない。
○ 放電灯に関しては、実際に冷陰極放電灯の製品事業を行っている会社と連携を行
い開発している。このことより、事業化までのシナリオがはっきりしており、実
1-17
用化に向けての課題も明確になっている。微小電子源に関しては、電子ビーム露
光装置メーカーと協力関係を維持しながらユーザの要求を開発目標に取り込んで
いる。これらのことより、今後事業化までのシナリオや、実用化に向けての課題
が明確になるものと考えられる。高周波波トランジスタに関しては、実用化向け
ての課題であった fmax=40GHz 以上の高周波トランジスタの製作及びヘテロエ
ピタキシャル基板を用いて、高周波トランジスタの製作に成功している。今後、
高パワーの実証ができれば、実用化の道が開かれると考えられる。微小電子源や
高周波トランジスタを製作するプロセス技術の開発は直接的な成果としてアピー
ルし難いが、このような技術は他の材料、デバイスに転用可能で経済的・社会的
波及効果が大きい。このプロジェクトで始めて、実際にデバイスとして動作させ
ることができるダイヤモンドプロセス技術を開発できたことは、大きな成果の一
つだと思う。
＜問題点・改善すべき点＞
● 既存市場をねらうテーマのみで、新材料に期待される新市場創出への注力がない。
● 基盤技術の学術的観点に関する研究テーマが多く、産業技術として見極めをする
えで必要な観点からの詳細なデータがあまり得られていないように思える。従っ
て、多くの場合、事業化までのシナリオの検討は、あまり十分行われていないよ
うに思える。
● コストの算出過程がもう少し詳細に説明されればなお、よかったとおもわれるが、
企業内の開示できない情報もあると思われるので、仕方長いところかもしれない。
● pip 構造の高周波トランジスタに関しては、現在の段階では、実用化の可能性が低い。
従って、今後の研究開発では、産業界からのリソースを大幅に増やし、研究を大幅に加
速する必要がある。
● とくになし。
● 放電灯陰極は、実用化の課題が明確になっており、実用化に進むところまで来て
いる。ナノ加工用電子源に関しては、まだ実用化のための課題の抽出の段階であ
る。高周波トランジスタに関しては、高周波トランジスタができたという原理検
証の段階である。早期の市場創出が期待できるということで、放電灯陰極、ナノ
加工用電子源、高周波トランジスタが選ばれたが、３者の実用化に向けた現状の
局面はかなり異なる。高周波トランジスタに関しては、まだ実用化を議論できる
段階ではない。
＜その他の意見＞
• なし。
• なし。
• なし。
• ナノスケール加工用電子源に関しては、販売する会社の従来の実績が不明である点が
懸念材料となる可能性がある。
• プロジェクトと並行して行われた自主研究によるヘテロエピタキシャルダイヤモ
ンドウエハ作製技術の大型化への展望とコスト低減が、ダイヤモンド半導体デバ
イスの普及のために不可避な重要課題であろう。プロジェクト内のテーマではな
かったが、今後に期待したい
• 放電灯用のダイヤモンドコーティング冷陰極は、既存デバイスの置き換えとなる
が、最初のダイヤモンドの実用化デバイスとしては、適したものだと思われる。1
1-18
素子で 10mA 以上放出電流が得られる微小電子源に関し、電子ビーム露光装置や
Ｘ線管以外の応用（実用化）も考えられるので、検討してほしい。
1-19
２．個別テーマ
２．１ 伝導制御技術の確立（実用化のための基盤技術の開発）
ナノドーピング技術の開発（個別テーマ ）
１）成果に対する評価
半導体における伝導制御は、最も基本的でかつ最も重要である。地道な結晶成長条
件などの改善を行い、p 型、n 型ともそれぞれ、0.1Ωcm 、60Ωcm の抵抗率を実現し、
設定した目標を大幅にクリアした。
（111）面における n 型のみならず、従来形成は非常に困難であると考えられていた
（001）面における n 型ダイヤモンド作製の成功は画期的であり、高く評価できる。
これらの成果は、放電灯陰極、ナノ加工用電子源、高周波トランジスタのみならず、
ダイヤモンドを用いた紫外線 LED など光デバイス分野への波及効果も期待される。
また、特許、論文発表等も適切に行われている。・
デバイス応用を考えたとき、抵抗値だけでなくキャリア濃度、キャリア移動度、結
晶性なども重要なパラメータである。色々な応用範囲を考慮し、単なる抵抗率ではな
くこれらのより基本的な物性値により目標値を設定すべきである。
＜肯定的意見＞
○ p 型、n 型とも抵抗値目標を達成した。
○ （001）面における n 型ダイヤモンド作製の成功は、高く評価できる研究成果で
ある、と思われる。
○ 目標は達成されており、成果は十分に評価できる。
○ 地道な結晶成長条件などの改善を行い、設定した目標を大幅にクリアするとともに、今
後のデバイス作製で重要となる（001）面上への n 型不純物ドーピングにも成功した。
研究成果をデバイスの実用化研究グループに提供し、実用化研究に貢献した。
○
目標値の p 型 0.6Ωcm、n 型 500Ωcm を達成したばかりではなく、目標値を遙
かに上回る成果を上げている。p 型では（001）面において高い移動度を示す高品
質膜を再現性よく形成し、高濃度ドーピングにおいて 10-3Ωcm 台という低い抵抗
率を、実現している。また、n 型半導体では、共存する不純物である水素を除去
しドーパントを活性化するために不可欠な高温成長条件下では（001）配向成長が
困難であるために、（001）面の n 型の形成は非常に困難であると、従来考えられ
ていた。しかし、（111）面における n 型の目標達成以外に、（001）面における n
型半導体をも実現しており、特筆するべき本テーマにおける成果といえる
○ 半導体における伝導制御は、最も基本的でかつ最も重要である。p 型で 0.1Ωcm の
抵抗率、n 型で 60Ωcm の抵抗率を実現し、目標値はすべてクリアしている。さら
に、（001）面のリンドープ n 型の実現に成功した。この結果は画期的である。こ
れらの成果は、放電灯陰極、ナノ加工用電子源、高周波トランジスタのみならず、
ダイヤモンドを用いた紫外線 LED など光デバイス分野への波及効果も期待され
る。また、特許、論文発表等も多い。
＜問題点・改善すべき点＞
● デバイス応用を考えたとき、抵抗値だけでなくキャリア濃度、キャリア移動度、
結晶性なども重要なパラメータである。低抵抗化に伴いこれらのデータがどう変
化したかも報告すべきである。
● 小さな領域や特殊な状態の試料で目標値を超えたとしても、産業応用に直接展開
1-20
できるような状況にはならないので、プロセスに流せる試料の大きさに関する観
点の目標値が必要である、と思われる。基礎的な観点での目標値であるならば、
色々な応用範囲を考慮し、単なる抵抗率ではなく、当初設定されていた移動度や
キャリア密度と言った、より基本的な物性値により目標値を設定すべき、と思わ
れる。
● 特になし。
● とくになし。
● ドーピング量（p 型では[B]/[C]比、n 型では[P]/[C]比）に対して抵抗率のグラフ
はあるが、ドーピング量に対して膜中への不分物の取り込み量、実際のキャリア
濃度（不純物の活性化率）等 p 型と n 型全体に渡るデータがない。ホッピング伝
導がまだ多く見られるということは、ドーピングの活性化率がまだ悪いためか。
1-21
２）今後に対する提言
目標を数値に置くだけでなく、背景にある基礎理論や技術レベルを含めて設定すべ
きである。高品質ダイヤモンド基板の実生産作製プロセスの開発を行い、本プロジェ
クトで掲げた種々の目標値が、そのような場合にも達成できるように取り組んで頂き
たい。また、今回の成果を踏まえて、ホモエピタキシャル成長ではなく Si や Ir 上の
（001）高配向成長膜を基板とした n 型半導体の形成や、（111）へのドーピング同様
の低抵抗 n 型半導体の形成の実現を期待すると共に、高濃度ドープの n 型に対して、
活性化率を上げて室温でもバンド伝導するような n 型の実現を期待する。
＜今後に対する提言＞
• 目標を数値に置くのは評価する方からは便利であるが、背景にある基礎理論や技
術レベルを含めて設定すべきである。
• プロセスに流せる程度の面積を有する高品質ダイヤモンド基板の作製プロセスの
開発を行い、本プロジェクトで掲げた種々の目標値が、そのような場合にも達成
できるように取り組んで頂きたい。
• なし。
• なし。
• 今回の成果を踏まえて、ホモエピタキシャル成長ではなく Si や Ir 上の（001）高
配向成長膜を基板とした n 型半導体の形成や、（111）へのドーピング同様の低抵
抗 n 型半導体の形成を実現してもらいたい。これにより、CVD ダイヤモンド半導
体デバイスが工業レベルでの生産が可能となるだろう。
• 高濃度ドープの n 型はホッピング伝導が支配的であるとのことであるが、今後活
性化率を上げて室温でもバンド伝導するような n 型の実現を期待する。
1-22
２．２伝導制御技術の確立（実用化のための基盤技術の開発）
ナノ表面界面制御技術の開発
１）成果に対する評価
電極材料の処理法ばかりではなく Ar イオン照射を併用する方法など複数手法によ
り、p 層へ目標を上回る低抵抗オーミックコンタクトを実現した。また、良好なショ
ットキーコンタクトを実現した。ワイドギャップ半導体へのオーミックコンタクトは
デバイス応用上極めて重要な課題で、ダイヤモンドのデバイス応用の範囲を広げるも
のである。プロセス技術としての汎用性が高いといえる。逆耐圧が伴えばパワーエレ
クトロニクスへの応用が期待できる。
p、n 型両者の半導体ダイヤモンドを用いて、負性電子親和力の発現の要因を、表
面に化学吸着する水素であることを明らかにしている。複数の新規な表面測定法を利
用することにより、負性電子親和力の発現機構の解明を試みており、その成果の確度
は非常に高いといえる。この成果は個別テーマ③や④などの実現の根拠を与える基礎
研究といえ、当該プロジェクト全体に与える影響は非常に大きく、高く評価できる。
バルク特性の負性電子親和力と表面処理の関係、固体表面の電子的構造と放電の関係
は、今回のような実験結果が出て初めて真剣な議論が出来るようになった。しかしな
がら、水素終端と負性電子親和力の関連は単純なバンド構造では説明しきれない、プ
ロジェクト内での十分な議論を期待する。
＜肯定的意見＞
○ p 層へ目標を上回る低抵抗オーミックコンタクトを実現した。また、良好なショ
ットキーコンタクトを実現した。逆耐圧が伴えばパワーエレクトロニクスへの応
用が期待できる。水素終端が表面ポテンシャルを引き下げる効果があることを見
出し、実験的に確認した。バルク特性の負性電子親和力と表面処理の関係、固体
表面の電子的構造と放電の関係は、今回のような実験結果が出て初めて真剣な議
論が出来るようになった。
○ n 型ダイヤモンドについての電子親和力に関する評価は、世界に先駆けて行われ
た新規なものであり、評価できる結果が得られている。
○ 目標は達成されており、成果は評価できる。
○ 設定した目標をクリアしたことは評価できる。
○ 目標値の 10-5Ωcm2 を一桁上回る 10-6Ωcm2 を実現しており、高い成果を上げてい
る。しかも、電極材料の処理法ばかりではなく Ar イオン照射を併用する方法など
複数手法により実現しており、プロセス技術としての汎用性が高いといえる。p、
n 型両者の半導体ダイヤモンドを用いて、負性電子親和力の発現の要因を、表面
に化学吸着する水素であることを明らかにしている。複数の新規な表面測定法を
利用することにより、負性電子親和力の発現機構の解明を試みており、その成果
の確度は非常に高いといえる。この成果は個別テーマ③や④などの実現の根拠を
与える基礎研究といえ、当該プロジェクト全体に与える影響は非常に大きく、高
く評価できる。負性電子親和力の発現機構は、プロジェクト全体を通してまだ未
解明な部分が残っているものの学術的意義は高いといえる。
○ 従来、ダイヤモンド半導体デバイスで必要な熱的安定が期待される（001）面の酸
化処理表面では、フェルミレベルが界面順位にピニングされていた。今回、高品
質の酸素終端 p 型ダイヤモンド薄膜を成膜し、フェルミレベルのピニング状態か
ら開放された、金属の仕事関数によりショットキー障壁が変化する接合を得た。
1-23
さらに、Ti/Pt/Au 接合で 10-5Ωcm2 以下のコンタクト抵抗を実現した。また、n 型
でも、p 型でも水素終端表面は負性電子親和力となるが、n 型では表面に向かって
バンドが上方へ曲がりを生じていることを解明した。これらの成果により、目標
値はすべてクリアしている。ワイドギャップ半導体へのオーミックコンタクトは
デバイス応用上極めて重要な課題で、ダイヤモンドのデバイス応用の範囲を広げ
るものである。また、負性電子親和力の条件が解明されたことで、今後負性電子
親和力を積極的な利用したデバイス開発につながると考えられる。
＜問題点・改善すべき点＞
● 水素終端と負性電子親和力の関連の理解は明確ではない。プロジェクト内で十分
な議論がなされたのか疑問である。
● コンタクト抵抗を下げても、プロセスに流せるレベルの領域を有した試料におけ
るバルク特性が良くなければ、産業化可能な素子化への展開には直結しない、と
思われる。
● 特になし。
● 特になし。
● 単純なバンド構造では説明しきれない負性電子親和力の発現機構を、事後評価の
ために無理に説明しようとしすぎたように思われる。
● n 型でも、p 型でも水素終端表面は負性電子親和力となる。n 型では表面に向か
ってバンドが上方へ曲がりを生じている、この点は、産総研と東北大で一致して
いるが、負性電子親和力の大きさには両機関において差異があり、統一的な見解
が待たれる。無添加あるいは低濃度試料の両機関での相互評価は実施されている
が、住友電工が使った高濃度試料での相互評価を実施すれば、より明確な今後の
方向が示されたと考えられる。
1-24
２）今後に対する提言
安定な構造を有する負性電子親和力表面の作製条件など、実用的に活用する上での
問題点やその解決策などの指針を明らかにして、負性電子親和力を有するダイヤモン
ドの産業応用の可能性を広げて頂きたい。また、水素終端では用途が限定される可能
性があり、水素以外の負性電子親和力を付与する物質の探索も含め、熱的安定性の問
題のない表面で負性電子親和力になる条件を見出してほしい。
今回のプロジェクトで実用化を行う 3 つのデバイスでは、n 型ダイヤモンドを扱う可能性も
あるので、n 型に対する低い接触抵抗を持つオーミック接合も実現して頂きたい。今回の成
果を元にさらなる議論の継続を望む。
＜今後に対する提言＞
• このような難しい課題こそが国家プロジェクトに期待される。今回の成果を元に
さらに議論を継続して欲しい
• 安定な構造を有する負性電子親和力表面の作製条件等、負性電子親和力を実用的
に活用する上での問題点やその解決策などの指針を明らかにすることにより、負
性電子親和力を有するダイヤモンドの産業応用の可能性を広げて頂きたい。
• 半導体や真空中の電子源としては水素終端でも十分実用になると思われますが、
放電中で使用するのであれば、水素終端以外でも負性電子親和力を付与する物質
を見つけないと、用途が限定される可能性があります。フッ素は試しておられま
したが、それ以外の物質の探索も含め、今後の展開に期待します。（このコメント
は、このテーマに限ったものではなく、全体に対して与えるべきかもしれません。）
• 負性電子親和力が起きている実験事実を得ることに成功したようだが、この現象を実際
のデバイスで活かされていないように思われる。今後は、この負性電子親和力現象を実
際のデバイスにも活かして欲しい。
負性電子親和力に関するバンドダイヤグラムの表現に違和感を受けたので、もう少し整
理したほうが良いと思われる。
今回のプロジェクトで実用化を行う 3 つのデバイスでは、n 型ダイヤモンドを扱う可能性
もあるので、n 型に対する低い接触抵抗を持つオーミック接合も実現して頂きたい。
• 本プロジェクトにより開発された新規な表面測定法を発展的に用いて、負性電子
親和力の発現機構の解明に向けた研究を続けてもらいたい。
• 負性電子親和力が水素終端表面のみであると、熱的安定性の問題など応用上制約
が多い。負性電子親和力の本質を解明し、熱的安定性の問題のない表面（酸素表
面は負性電子親和力にならないとの結果のためその他の表面）で負性電子親和力
になる条件を見出してほしい。
1-25
２．３ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価（放電灯陰極）
１）成果に対する評価
個別テーマ①や②の成果を取り込むと同時に、基礎物性の測定を他の研究グループ
に依頼するなど、プロジェクト全体の協力体制のもと、水素微量添加放電ガス組成の
開発等により、放電電圧の目標を超えた低減と保持の可能性を実証した。また、多結
晶ダイヤモンド膜を金属材料にコートした冷陰極を用いて放電管を試作し、現行材料
より最大 65％の低減となる 50Ｖを切る陰極降下電圧を実証した。これは目標値の 2
倍以上の低減幅であり、大きな省エネ効果が期待できる。外国特許を含む特許出願も
適切に行っており、研究成果の権利化に努めた。
しかし、ダイヤモンド膜表面のスパッタによるグラファイト化に起因する特性劣化
が懸念され、実用的な時間スケールにおける長時間の安定性の確認が必要である。ま
た、放電媒体中の水素の保持も実用化のネックになる可能性がある。
＜肯定的意見＞
○ 現行の Mo より低い陰極降下電圧を実証し、
ダイヤモンド薄膜の実用性を示した。
○ 降下電圧や放電電圧を低下させ、エネルギー効率を向上させた点については評価
できる。
○ 放電電圧の降下が見られ、今後の実用の可能性が見出された点は評価できる。
○ 設定目標をクリアするだけでなく、放電時の陰極降下電圧を 50V 以下に大幅に減少さ
せることに成功した。
外国特許を含む特許出願も適切に行っており、研究成果の権利化に努めた。
○ 個別の目標を全て達成し、現行陰極に比べて非常に低電圧での放電管を作製して
おり、大きな省エネ効果が期待できる。個別テーマ①や②の成果を取り込むと同
時に、基礎物性の測定を他の研究グループに依頼するなど、プロジェクト全体の
協力体制により、ダイヤモンド膜の物性と放電特性の相関を解明し、目標値を遙
かに上回る高効率を実現しており、高い成果を上げたといえる。
○ 水素微量添加放電ガス組成の開発等により、放電電圧の目標を超えた低減と保持
の可能性を実証した。また、多結晶ダイヤモンド膜を金属材料にコートした冷陰
極を用い、現行材料より最大 65%の低減となる 50V を切る陰極降下電圧を実証し
た。これは、目標値の 2 倍以上の低減幅である。実際に放電灯機能試作により、
動作電圧の低減を実証した。これらの成果により、目標値はすべてクリアしてい
る。この成果が実用化に結びつけば、省エネ効果へ大きな貢献となるものと考え
られる。また、特許、論文発表等も妥当である。
＜問題点・改善すべき点＞
● モデルによれば、イオンによるバンド間励起で電子を生成しているが、モリブデ
ンの仕事関数（4.2eV）より大きいので、優位性の根拠が弱い。
● ダイヤモンドは、金属とは異なり、たとえスパッタ率が低くても、一旦スパッタ
が生じれば、表面はグラファイト化するため、表面状態が変化し、特性が劣化し
てしまうと考えられ、実用的な時間スケールにおける長時間の安定性を有する製
品が得られにくいのではないか、と危惧される。
● 水素が放電媒体中に無いといけないという点が、実用のネックになる可能性があ
り、この点の追求が今後の課題になるでしょう。
● なし。
1-26
●
●
なし。
プロセス・構造・性能等における実用化への課題抽出ということで、放電電流値
の増大があげられているが、何が問題で放電電流値が小さいのか、触れられてい
ない。そのため、これを解決できる見込みがあるのか不明である。放電灯陰極の
開発の成果は、あまりに放電灯に特化した成果なので、放電灯陰極にとっては有
効だが、汎用性が乏しい気がする。
1-27
２）実用化・事業化の見通しに対する評価
プロトタイプの作製・評価を行なうことで、性能面での優位は証明できており、信
頼性、経済性などは企業が検討を開始できるレベルに達している。省エネ効果、市場
動向、量産時のコスト、量産プロセスなど詳細に検討し、実用化に向けての課題が明
確になっており、実用化までのシナリオがかなりはっきりしている。また、商品とし
ての保証値以上の寿命等を実証できれば、ノート PC 等の省エネ型バックライト放電
灯が望まれている市場において事業化可能であると考えられる。その上、冷陰極放電
灯だけでなく、一般照明用放電灯市場へ展開できれば、その経済的・社会的波及効果
は大きい。しかし、製品とするには、電流値、耐久性、コストダウンのためのプロセ
ス開発などの課題の解決が必要である
尚、白色照明に関しては、水銀レスや寿命の観点から発光ダイオードでの開発も進
んでいるので、中長期的ビジョンも明らかにすべきである。
＜肯定的意見＞
○ 性能面での優位は証明できており、信頼性、経済性などは企業が検討を開始でき
るレベルに達している
○ プロトタイプの作製・評価が行なわれる等、実用化に向けた対応はなされている。
○ 事業展開の可能性は今回のプロジェクトで見出せたと思います。
○ コストの具体的な見積もりを行うとともに、販売実績のある子会社からの販売計画も実現
性が高く、このプロジェクトでの 3 つのデバイスの中では、実用化が最も期待できるデバ
イスであると思われる。
○ プロジェクト外の自主研究の成果をも含めれば、実用化の見通しは非常に明るい。
封入する放電ガスに微量に水素を添加することにより、ダイヤモンド電極の水素
終端構造を維持し、いわば自己修復機能も持たせる放電管構造も既に考案されて
いる。商品としての保証値以上の寿命等を実証できれば、ノート PC 等の省エネ
型バックライト放電灯が望まれている市場において事業化可能であると考えられ
る。
○ ダイヤモンド冷陰極を用いた場合の省エネ効果、市場動向、量産時のコスト、量
産プロセスなど詳細に検討している。また、冷陰極放電灯の製品事業を行ってい
る会社と開発連携を行い、ダイヤモンド冷陰極を用いた放電管の作製・評価を開
始している。これらにより、実用化に向けての課題が明確になっている、また、
実用化までのシナリオがかなりはっきりしている。また、冷陰極放電灯だけでな
く、一般照明用放電灯市場へ展開できれば、その経済的・社会的波及効果は大き
い。
＜問題点・改善すべき点＞
● 白色照明に関しては、水銀使用や寿命の観点から発光ダイオードでの開発も進ん
でいる。中長期的ビジョンも明らかにすべきである
● 今後は水銀を使用しない光源の開発が望まれていることを考慮すると、本研究課
題は長期の産業育成にはつながらないように思える。製品とするには、電流値、
耐久性、コストダウンのためのプロセス開発等、未だ開発すべき課題が多く残さ
れているように思える
● 早急に、実用レベルのランプでの試験をする必要があるでしょう。
● なし。
● なし。
1-28
●
現状はダイヤモンド冷陰極を用いると陰極降下電圧が確かに下がるという証明
ができ、実用化に向けての課題は明確になっているところである。今後、まだ課
題の具体的な解決を図る必要がある。
1-29
３）今後に対する提言
比較的早い時期に、ダイヤ形成陰極の耐久性あるいは劣化に関する検討を行うことが望
まれる。また、今後益々強くなると思われる水銀レスの要求に対して対応できる方策を
示すべきであり、室内灯である蛍光灯などへの展開やキセノン蛍光ランプなど、高電
圧が問題になっているランプへの展開、研究を実施してもらいたい。
＜今後に対する提言＞
• なし。
• 今後益々強くなると思われる「水銀無使用」と言う要求に対して、対応できる方
策を示すべきであるように思える。
• キセノン蛍光ランプなど、高電圧が問題になっているランプへの展開が望まれま
す。また、そのために、それらの研究を行っているメーカー、グループとの連携
によるさらなる発展に期待します。
• 比較的早い時期に、ダイヤ形成陰極の耐久性あるいは劣化に関する検討を行うことが
望ましい
• 本プロジェクトでは、現行のバックライト放電灯の代替にターゲットを絞り、
高い成果を上げている。今後は、室内灯である蛍光灯などへの展開研究を実施し
てもらいたい。非常口表示灯など 24 時間通電する蛍光灯の消費電力がビル等の
最低維持電力に占める割合は、非常に大きい。これらの削減を実現することによ
り、我が国におけるエネルギー問題への貢献へ期待したい。
• 水銀レス放電灯への応用を図ってもらいたい。
1-30
２．４ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価
ナノスケール加工用電子源
１）成果に対する評価
300V の低電圧で、１平方ミリメータの範囲に 30nm の先端半径を有する 100 個の
ダイヤモンド電子源を 4%の高さ均一性で形成した。また、100 個のダイヤモンド電
子源のうち 82%を 30%以内の電流均一性で制御した。ダイヤモンド加工の困難さを
考えると素晴らしい成果である。また、1 平方ミリメータの範囲の 100 個のダイヤモ
ンド電子源からトータル 1103mA の放出電流、すなわち１電子源あたり 10mA 以上
の放出電流を得た。この値は、通常の Si 電子源の 100 倍程度であり画期的な成果で
ある。これらの成果により、目標値はすべてクリアしている。本開発で開発した加工
技術、電子源製作技術は、ダイヤモンドデバイスや製品化に共通な基盤技術となり得、
汎用性がある。実際に電子源として顕微鏡に使用し、ダイヤモンド電子源を用いた世界
初の透過像撮影に成功した。さらに、当初計画にはなかった X 線源の開発にも成功し
ている。また、特許、論文発表等も妥当である。
実用化のためには、電子源としてステップ的なノイズをなくす放出電流の安定化が
必要不可欠である。ダイヤモンドの膜質の改善や製品性能のばらつきを低減させるプ
ロセス開発に今後取り組む必要がある。
＜肯定的意見＞
○ 300V の低電圧で 1.1A/mm の電子放出電流を実現し、ダイヤモンドに期待され
る低電界大電流の電子取り出しという注目ポイントで従来技術を大幅に上回った。
○ 他材料ではなかなか追従できないダイヤモンドの特性を生かした応用であり、従
来材料で得られる特性を超えるものが開発されている。特に、n 型ダイヤモンド
を活用して大電流が得られる電子エミッタが開発されたことは特筆に値する、と
思われる。
○ 目標は達成されており、実際に電子源として顕微鏡に使用したのは高く評価でき
ます。
○ 設定目標をクリアするとともに、ダイヤモンド電子源を用いた世界初の透過像撮影に成
功した。
○ 個別の目標に対して、全ての目標値を上回る研究成果をあげている。特に、100
素子を集積した n 型エミッタにおいて、目標値の 10 倍を超える電子ビーム電流値
を達成している。また、当初のナノスケール加工用の面電子源ばかりではなく、
電子顕微鏡等の FE 電子銃として利用可能な点電子源も開発しており、よい成果
を上げている。現行の ZrO/W の FE 電子銃と比較して、低エネルギー分散値かつ
高輝度であるため、高い分解能像、高速な元素分析などに威力を発すると考えら
れる。さらに、当初計画には全くなかったダイヤモンド電子源を利用した X 線源
の開発にも成功している。電子源からの電子ビーム電流が大きいことを利用して、
小型かつ省エネ型の X 線源が開発可能と考えられ、非常に有用な研究成果といえ
る。
○ １平方ミリメータの範囲に 30nm の先端半径を有する 100 個のダイヤモンド電子
源を４%の高さ均一性で形成した。また、100 個のダイヤモンド電子源のうち 82%
を 30%以内の電流均一性で制御した。ダイヤモンド加工の困難さを考えると素晴
らしい成果である。また、1 平方ミリメータの範囲の 100 個のダイヤモンド電子
源からトータル 1103mA の放出電流、すなわち 1 電子源あたり 10mA 以上の放出
1-31
電流を得た。この値は、通常の Si 電子源の 100 倍程度であり画期的な成果である。
これらの成果により、目標値はすべてクリアしている。本開発で開発した加工技
術、電子源製作技術は、ダイヤモンドデバイスや製品化に共通な基盤技術となり
得、汎用性がある。また、特許、論文発表等も妥当である。
＜問題点・改善すべき点＞
● p 型と n 型とも良好な特性であるが放電子機構が異なるはずで、その点の検討が
不足。
● 多結晶や単結晶複合基板のダイヤモンドの膜質を改善するとともに、個々の製品
の性能のばらつきを低減させるプロセス開発が必要である、と思われる
● なし。
● なし。
● なし。
● ダイヤモンド電子源を電子ビーム露光装置用の電子源として実用化するためには、
放出電流の安定化（ステップ的なノイズをなくすこと）が必要不可欠である。今
回、設定目標値に電流の安定性が入っていなかったのは、実用化を見極める上で
少し問題である。
1-32
２）実用化・事業化の見通しに対する評価
実際の電子顕微鏡でのテストもなされ、大電流用フィールドエミッタとして適して
いることは証明された。電子線源として実用的な段階まで研究が進展しており、今後
の進展が期待される。EB 露光器、X 線源など性能重視の用途では実用化の可能性は
高い。電子顕微鏡用の電子源として性能は非常に優れており、電子線引き出し等の最
適化を行えば、現段階でも実用可能なレベルにあり、ナノ加工用の面電子源や X 線源
等も単機能としては既に実用レベルにあるが、事業化するにはまだ多くの課題を抽出
し、解決する必要がある。
電子源のユーザである電子ビーム露光装置メーカーと協力関係を維持し、ユーザの
要求を念頭に置き、実用化を計画している。これらにより、実用化に向けての課題お
よび実用化へのシナリオがかなりはっきりしてくると思われる。また、大電流エミッ
タは X 線管やマイクロ波管などの電子源に応用可能で、波及効果が大きい。
＜肯定的意見＞
○ EB 露光器、X 線源など性能重視の用途では実用化の可能性は高い。
○ 電子線源として実用的な段階まで研究が進展しており、今後の進展が期待される。
○ 実際の電子顕微鏡でのテストもなされており、着実に実用化に向かっている点は
評価できます。
○ なし。
○ 既に、点電子源を用いた電子顕微鏡像やナノ加工パターニングの実証成果を上げ
ている。電子顕微鏡用の電子源として性能は非常に優れており、電子線引き出し
等の最適化を行えば、現段階でも実用可能なレベルにある。ナノ加工用の面電子
源や X 線源等も単機能としては既に実用レベルにある。用途に応じシステム全体
の最適化を、共同開発企業と進めることにより、事業化の見通しは明るいと考え
られる。
○ 電子源のユーザである電子ビーム露光装置メーカーと協力関係を維持し、ユーザ
の要求を念頭に置き、実用化を計画している。これらにより、実用化に向けての
課題および実用化へのシナリオがかなりはっきりしてくると思われる。また、本
開発で開発したプロセス技術は、ダイヤモンドのみならず、他の材料、デバイス
に転用可能である。また、大電流エミッタは X 線管やマイクロ波管などの電子源
に応用可能で、波及効果が大きい。
○
＜問題点・改善すべき点＞
● p 型と n 型のどちらが将来的に本命なのか考察して欲しい。
● より応用範囲を広げるため、大電流を流しても十分長い寿命を有する電子エミッ
タの開発が必要と思われる。
● 特になし。
● 特にない。
● 販売する会社の実績が不明である点が気がかりである。
● ダイヤモンド電子源が大電流用フィールドエミッタとして適していることは証
明された。しかし、実用化するにはまだ多くの課題を抽出し、解決する必要があ
る。放電灯陰極と比べると、実用化には少し遠い気がする。
1-33
３）今後に対する提言
比較的早い時期の、電子源の耐久性あるいは劣化に関する検討、個々の電子源の歩留
まりの改善、n 型層の厚さ・膜質の制御性向上および、ウエハごとの特性の均一性の評価
などにより、より汎用性のある電子源の開発が望まれる。また、n 型から電子を放出する場
合、表面空乏層が障壁になる。障壁電界を弱めるための表面ノンドープ層を検討して
欲しい。
電子顕微鏡用の点電子源の実用化および普及には、現状の電子顕微鏡用電子銃との
互換性が重要と思われる。我が国の二大電子顕微鏡メーカーと共同し、早期に電子顕
微鏡用電子銃の開発を行ってもらいたい。また、ダイヤモンドの本当の特徴を生かし
た成果、例えば負性電子親和力を用いた電子源を実現してほしい。
＜今後に対する提言＞
• n 型から電子を放出する場合、表面空乏層が障壁になるはずである。障壁電界を
弱めるためには表面にノンドープ層が有った方が良いはずで、検討して欲しい。
• 例えば、高輝度化が達成される n 型層の厚さ・膜質の制御性の向上や作製プロセ
スの改善を図り、より汎用性のある電子源として活用範囲を開拓して頂きたい。
• 平面ディスプレイへの展開とその成果を期待しています。
• ・比較的早い時期に、電子源の耐久性あるいは劣化に関する検討を行うことが望まし
い。
・個々の電子源の歩留まりの改善、および、ウエハごとの特性の均一性の評価が必要で
あると思われる。
・今回のプロジェクトの目標以外の成果として、北海道大学による透過像撮影がある。こ
のことは、当初の計画よりも実用化研究の範囲が広がったことを意味しており、企業から
の今後の研究予算を増やすことにより、早急に実用化を目指すべきである。特に、北海
道大学がこの研究成果を公表している場合には、他の機関による実用化が行われる可
能性もあるので、実用化を急ぐべきである。（ただし、この件に関する知的財産を確保し
ており、この知的財産で確保した方法以外の方法では、透過像撮影ができない場合は、
この限りではない。）
• 電子顕微鏡用の点電子源の実用化および普及には、現状の電子顕微鏡用電子銃と
の互換性が重要と思われる。我が国の二大電子顕微鏡メーカーと共同し、早期に
電子顕微鏡用電子銃の開発を行ってもらいたい。ナノ材料開発ではますます重要
となるナノレベルでの観察・分析技術分野における技術的優位性を、我が国が保
ち続けることが可能となるであろう。
• ダイヤモンドの本当の特徴を生かした成果、例えば負性電子親和力を用いた電子
源を実現してほしい。
1-34
２．５ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価
高周波トランジスタ
１）成果に対する評価
25mm サイズのヘテロエピタキシャルダイヤモンド基板を用いて、pip 構造のトラ
ンジスタの試作に成功した。高キャリア移動度、低熱抵抗という物性上の長所を活用
して 300℃の高温動作を実証し、実用デバイスに迫る特性を実現した。単結晶ではあ
るが、周波数 60GHz の高周波トランジスタの発振に成功した点は評価できる。
また、プロジェクト外の自主開発において、ヘテロエピタキシャルダイヤモンド基
板の平均結晶粒サイズの大型化に取り組み、トランジスタチャネルを単一結晶粒とす
ることで優れたトランジスタ特性を得ることに成功している。本開発で開発した、実
際のデバイスとして動作可能なダイヤモンドプロセス技術は、今後すべてのダイヤモ
ンドデバイスや製品化に共通な基盤技術で汎用性が高い
しかしながら、実用化で重要となると思われる 25mm 以上の大口径の基板領域での素
子作製に関する性能は、特殊な場合を除き、解決すべき課題が多いように思える。競
合他材料の類似デバイスに対して性能比較できる数値目標が必要と思われる。期待さ
れた高耐圧性に関しては、意外と低いようであり、その原因を明らかにする必要があ
る。また、現段階で 1μm ゲート幅の pip 型 FET しか作製できていないという点や、開発
ターゲットであるマイクロ波帯のパワー素子のパワーに関して今回報告がないのは
問題があると思われる。
＜肯定的意見＞
○ 高ｆT・高出力・エンハンスメント動作を実証し、実用デバイスに迫る特性を実
現した。高キャリア移動度、低熱抵抗という物性上の長所をトランジスタ動作で
確認した。
○ 25mm 径の領域で作製した素子について、300℃の高温動作を実証した点や、数
ミリ角の単結晶の場合に限定されてはいるが、60GHz の発振に成功した点は評
価できる。
○ おおむね目標は達成されており、評価できます。
○ 設定目標を全てクリアするとともに、FET のパワー測定を行い、ダイヤモンド FET では
世界最高の出力密度を得た。
○ 25mm サイズのヘテロエピタキシャルダイヤモンド基板を用いて、pip 構造のト
ランジスタの試作に成功し、ワイドギャップ半導体であるダイヤモンドの物性を
活用した 300℃動作を実証した。また、単結晶ダイヤモンド基板を用いて p 型で
は最高値といえる最大電力密度を達成するなど、目標とした数値を全て上回る成
果のみならず、優れた研究成果をあげている。
三年というプロジェクト期間を考えるとやむを得ないとも言えるが、ダイヤモン
ドに適したデバイス構造の開発にまでは至っていないものの、全ての目標値をク
リアしたことは驚くべきことといえよう。
また、プロジェクト外の自主開発において、ヘテロエピタキシャルダイヤモンド
基板の平均結晶粒サイズの大型化に取り組み、トランジスタチャネルを単一結晶
粒とすることで優れたトランジスタ特性を得ることに成功している。Si のように
高結晶性の単結晶でなくとも、実用可能な半導体デバイスを実現したことはすば
らしいといえる。
○ 単結晶ダイヤモンド基板を用いて周波数 60GHz の高周波トランジスタの実現に
1-35
成功した。産業化の量産性を考慮して、ヘテロエピタキシャルダイヤモンド基板
を用い湿度や温度に強い pip 構造トランジスタを試作し、fmax=4.0GHz、300℃
動作を実証した。また、チャネル長最小 0.05µ m に相当するダイヤモンド選択成
長技術などのプロセス技術を確立するとともに、p 型ダイヤモンド層の抵抗率お
よびゲート絶縁耐性を各々、3.7x10-3Ωcm、4.9x106V/cm に向上させた。これら
の結果は、目標値を完全にクリアするものであり、高く評価できる。本開発で開
発した、実際にデバイスとして動作させることができるダイヤモンドプロセス技
術は、今後すべてのダイヤモンドデバイスや製品化に共通な基盤技術で汎用性が
高い
＜問題点・改善すべき点＞
● 期待されたダイヤモンドの高耐圧性に関して、耐圧が意外と低いようであり、そ
の原因を明らかにする必要がある。エンハンスメント動作は他のデバイスでは苦
労しているところであり、その実現機構に関して考察が欲しい。
● 実用化で重要となると思われる「25mm 径以上の基板領域での素子作製」に関す
る性能については、特殊な場合を除き、今後解決すべき課題が多く残されている
ように思える。競合他材料の類似デバイスに対して性能比較できる数値目標を設
定する必要があると思われる。
● 特になし。
● ・設定した目標を 100%クリアしているものの、実用化を目指す pip 構造においては、
pip 構造に使用した研究費に対して適切な研究成果が得られていないと思われる。
● なし。
● ダイヤモンドトランジスタの開発ターゲットはマイクロ帯のパワー素子であるが、
パワーに関して今回報告がない。
1-36
２）実用化・事業化の見通しに対する評価
実用化に向けて、コストダウンが図れるヘテロエピ基板を用いてマイクロ波素子を
作ることができた。高パワーの実証ができれば、実用化の道が開かれると考えられる。
本開発で開発したプロセス技術は、ダイヤモンドのみならず、他の材料、デバイスに
転用可能である。大面積基板で高品質のものを用いれば、期待通り、良い特性が得ら
れることが示されている。
実用化のためには、高耐圧性の確認、25mm 径以上の基板で作製した素子の性能向
上が不可欠である。
目標設定では、窒化物半導体などで作製した高出力・高周波トランジスタと比較し
て優位性がなく、この目標を達成しても、2010 年の実用化は困難である。現状では、
マイクロ波素子が実現できた段階であり、ダイヤモンドを使う優位性は見えていな
い。実用化はまだ少し遠いように思われる。
＜肯定的意見＞
○ p チャネルの高周波パワーFET はほとんど開発されていないので、1GHz での
2.14W/mm は世界最高であろう。
○ 大面積基板で高品質のものを用いれば、期待通り、良い特性が得られることが示
されている。
○ まだ実用までには多くの課題があると思いますが、その可能性を見せた点で評価
できます。
○ 特になし。
○ デバイス試作による基礎的な実証実験から、実用化に向けた課題やコスト削減に
向けた問題点が抽出され、実用化を目指した問題点が明確になったといえる。他
の個別テーマにおいて開発された技術を用いることにより、さらなるデバイス特
性の向上も期待され、より実用化に近づくと思われる。また、本プロジェクトで
得た結果を用いて、ダイヤモンドに適するようにデバイス構造の最適化を行うこ
とにより、高周波デバイスとしての高性能化が実現可能と推測される。
一方、本個別テーマを支えた自主開発による大型結晶粒の 25mm ヘテロエピタキ
シャル基板は、これ自体が様々なダイヤモンド膜の応用展開の基盤となる優れた
成果である。
○ 実用化に向けて、コストダウンが図れるヘテロエピ基板を用いてマイクロ波素子
を作ることができた。高パワーの実証ができれば、実用化の道が開かれると考え
られる。本開発で開発したプロセス技術は、ダイヤモンドのみならず、他の材料、
デバイスに転用可能である。
＜問題点・改善すべき点＞
● 高耐圧性に関して確認が取れないと、実用化へは向かえない。
● 事業化が期待できる最低レベルの 25ｍｍ径以上の基板で作製した素子の性能向
上が不可欠であり、更なる性能向上が期待できる基板開発が望まれる。また、生
産コストに関連する高品質基板の高速成長技術の開発も必要と思われる。
● 特になし。
● 高周波トランジスタに関しての目標設定は、窒化物半導体などで作製した高出
力・高周波トランジスタと比較して優位性があるとは思えない。さらに、この目
標を達成しても、本プロジェクトによってダイヤモンド高周波トランジスタが
1-37
2010 年に実用化し、16 億円の経済効果を与えるとは考えにくい。
今回のプロジェクトによるトランジスタの研究成果は、実用化面を考慮すると、
必ずしも満足するものではない。従って、実用化計画にヘテロエピタキシャルダ
イヤモンド基板の販売計画が立てられているものの、今回の国家予算がこの基板
の販売計画に役立っているとは考えにくい。
現在の pip 型 FET の特性では、デバイス会社への技術の移転の可能性は低いと
思われる。
● プロジェクトと並行して行われた自主研究の内容であるので本プロジェクトの
問題点・改善点ではないが、現段階の 25mm サイズの基板から更に大型化した
基板を用いたデバイス作製によるコスト低減が大きな課題となるであろう。
● 現状では、マイクロ波素子が実現できた段階であり。ライバルデバイスである
SiC や GaN に比べて、ダイヤモンドを使う優位性は見えていない。実用化はま
だ少し遠いように思われる。
1-38
３）今後に対する提言
まず、大面積ダイヤモンド基板の高品質化を達成することが重要と思われ、更なる
プロセス改善を重ねることにより、それを実現して頂きたい。物性値自体はダイヤモ
ンドが優れているとはいえ、GaN や SiC というライバル材料が数多くある。生産コ
ストの削減ばかりではなく、これらの材料との差別化の課題に対して、明確にしてい
くことが望まれる。パワーアンプにおけるコンプリメンタリ動作など、SiC、GaN な
どの競合相手にない、p チャネルであることを利用した応用可能性を検討して欲しい。
また、高速、高耐圧素子は非常に強く切望されているので、パワーエレクトロニク
スのスイッチング素子としての応用も検討をお願いする。
＜今後に対する提言＞
• n チャネルに関しては SiC、GaN などの競合相手がある。パワーアンプにおける
コンプリメンタリ動作など、p チャネルであることを利用した応用はないのか検
討して欲しい。
• まず、大面積ダイヤモンド基板の高品質化を達成することが重要と思われ、更な
るプロセス改善を重ねることにより、是非、それを実現して頂きたい。
• マイクロ波帯などの高周波信号素子としてだけでなく、パワーエレクトロニクス
のスイッチング素子としての応用も検討していただきたいところです。高速、高
耐圧の素子は非常に強く切望されています。今後の更なる展開を期待して待ちた
いと思います
•
現在の段階では、高周波トランジスタの実用化の可能性は極めて低い。このため、今
後の研究開発では、産業界からのリソースを大幅に増やすべきであり、研究を大幅に
加速する必要がある。
• 他の応用展開も含めたダイヤモンド膜の市場開発を行っていくためには、大型結
晶粒ヘテロエピタキシャル基板の事業化が重要であろう。緊急な事業展開が望ま
れる。
ダイヤモンドデバイス研究において優れた成果を上げているが、物性値自体はダ
イヤモンドが優れているとはいえ、GaN や SiC というライバル材料が数多くあ
る。生産コストの削減ばかりではなく、これらの材料との差別化の課題に対して、
明確にしていくことが望まれる。
• ダイヤモンドの特長を生かした高パワーマイクロ波デバイスの実現を期待する。
1-39
評点結果
2 .5
１． 事 業 の 位 置 付 け ・必 要 性
2 .2
２．研 究 開 発 マ ネ ジ メン ト
2 .3
３．研 究 開 発 成 果
2 .2
４．実 用 化 、事 業 化 の 見 通 し
0 .0
1 .0
2 .0
3 .0
平均値
評価項目
平均値
素点（注）
１．事業の位置付け・必要性について
2.5
A
A
A
C
A
B
２．研究開発マネジメントについて
2.2
Ｂ
C
A
C
A
A
３．研究開発成果について
2.3
A
B
B
B
A
B
４．実用化、事業化の見通しについて
2.2
B
B
B
B
A
B
（注）A=3，B=2，C=1，D=0 として事務局が数値に換算し、平均値を算出。
＜判定基準＞
(1)事業の位置付け・必要性について
(3)研究開発成果について
・非常に重要
・重要
・概ね妥当
・妥当性がない、又は失われた
・非常によい
・よい
・概ね妥当
・妥当とはいえない
→A
→B
→C
→D
(2)研究開発マネジメントについて
・非常によい
・よい
・概ね適切
・適切とはいえない
→A
→B
→C
→D
(4)実用化、事業化の見通しについて
→A
→B
→C
→D
・明確に実現可能なプランあり →A
・実現可能なプランあり
→B
・概ね実現可能なプランあり
→C
・見通しが不明
→D
1-40
第２ 章
評価対象プロジェクト
１．事業原簿
次ページに当該事業の推進部室及び研究実施者から提出された事業原簿を示す。
2-1
「ダイヤモンド極限機能プロジェクト」
事業原簿
【公開版】
平成１８年８月８日
担当部室
新エネルギー・産業技術総合開発機構
ナノテクノロジー・材料技術開発部
―目次―
概要
プログラム・プロジェクト基本計画
プロジェクト用語集
Ⅰ．事業の位置付け・必要性について
1.
本文頁
ＮＥＤＯの関与の必要性・制度への適合性 ......................................................................................................................2
1.1 ＮＥＤＯが関与することの意義 .....................................................................................................................................2
1.2 実施の効果（費用対効果） ............................................................................................................................................2
2.
事業の背景・目的・位置付け .................................................................................................................................................4
2.1 事業の背景 .........................................................................................................................................................................4
2.2 事業の目的 .........................................................................................................................................................................4
2.3 事業の位置付け................................................................................................................................................................4
Ⅱ．研究開発マネジメントについて
1.
事業の目標 ...................................................................................................................................................................................8
2.
事業の計画内容 .........................................................................................................................................................................8
2.1 研究開発の内容................................................................................................................................................................8
2.2
研究開発の実施体制.................................................................................................................................................. 14
2.3
研究の運営管理 ........................................................................................................................................................... 16
3. 情勢変化への対応 ................................................................................................................................................................... 18
4.
技術委員会への対応............................................................................................................................................................. 20
4.1 技術委員会実施の経緯 .............................................................................................................................................. 20
4.2 評価結果への対応........................................................................................................................................................ 20
5.
評価に関する事項................................................................................................................................................................... 21
Ⅲ．研究開発成果について
1.
事業全体の成果 ...................................................................................................................................................................... 22
2.
研究開発項目毎の成果........................................................................................................................................................ 27
産業技術総合研究所（ナノドーピング技術の開発）、産業技術総合研究所（ナノ表面界面の制御技術の開発）、
物質・材料研究機構、北海道大学、東北大学、青山学院大学、早稲田大学、東芝、住友電気工業、神戸製鋼所
Ⅳ．研究開発成果の詳細、および実用化・事業化の見通しについて............................................. 【非公開版のみ】
東芝、住友電気工業、神戸製鋼所
（別紙）
参考資料１：研究員リスト、
参考資料２：連携の説明図、
参考資料４：研究発表と講演（口頭発表）の実績リスト
参考資料３：連携とスケジュール、
概
要
作成日
事業(プロジェクト)名
（関連施策：省エネルギー技術開発プログラム）
ダイヤモンド極限機能プロジェクト
担当推進部/担当者
０．事業の概要
Ⅰ．事業の位置付け・
必要性について
平成１８年５月３０日
ナノテクノロジープログラム
制度・施策
（プログラム）名
プロジェクト番号
Ｐ０３０２８
ナノテクノロジー・材料技術開発部／岩下 徹幸
ダイヤモンドはその優れた物性から不純物を加えることで究極の半導体材料になりう
るとして期待されてきたが、①高品質で大型の単結晶が合成できず、また基板にする加
工技術がなかったこと、②実用的なｐ、ｎ形半導体の伝導制御が未確立であることなど
のため、電子分野への応用は中々進まなかった。しかし 1981 年にダイヤモンドをメタン
などのガスから再現性良く合成できる気相合成法が、さらに最近 16 mm 径ダイヤモンド
単結晶合成に成功するなど、我が国において大きなブレイクスルーがあり、今後は世界
中でダイヤモンド半導体の実用化が加速するものと見込まれている。本プロジェクトで
はｐ、ｎ形半導体のドーピングや界面制御等による伝導制御技術を確立するとともに、
最も早期の市場創出が期待できる放電灯や電子源、高周波トランジスタなどのダイヤモ
ンドデバイスの試作評価技術を開発し、世界に先駆けてダイヤモンドを電子材料として
実用化することを目指す。
ナノテクノロジーや新素材を活用したエネルギー使用合理化は、世界経済の発展に不
可欠な取り組みとなっているが、ダイヤモンドはその高耐電圧や高熱伝導などの優れた
半導体特性から、広い用途でこの目的に適合する可能性を有している。
我が国発のダイヤモンド合成技術を早期に産業化に繋げるため、本プロジェクトにお
いては、産学官の叡知を結集し、ｐ、ｎ形半導体のドーピングや界面制御等による伝導
制御技術を確立するとともに、最も早期の市場創出が期待できる放電灯や電子源、高周
波トランジスタ等のダイヤモンドデバイスの試作評価のための技術を開発することによ
り、環境負荷低減のための省エネルギーに資する。
Ⅱ．研究開発マネジメントについて
事業の目標
ナノドーピング技術とナノ表面界面制御技術を開発することによってダイヤモンド半
導体の伝導制御技術を確立し、ダイヤモンド半導体を電子材料として実用的なレベルに
高める。また、それを実証するため、ダイヤモンド半導体を用いたダイヤモンドデバイ
スである放電灯陰極、ナノスケール加工用電子源、高周波トランジスタの開発を行うと
ともに、試作評価によってその性能を検証する。
主な実施項目
伝導制御技術
の確立
事業の計画内容
ダイヤモンド
デバイスの開
発と試作評価
Ｈ15fy
Ｈ16fy
H17fy
Ｈ15fy
Ｈ16fy
H17fy
ナノドーピング技術の開発
ナノ表面界面制御技術の開発
放電灯陰極
ナノスケール加工用電子源
高周波トランジスタ
会計・勘定
開発予算
（会計・勘定別に実績
額を記載）
（単位：百万円）
開発体制
情勢変化への対応
一般会計
特別会計（エネ高）
総予算額
0
476
476
0
888
888
0
711
711
経産省担当原課
製造産業局 ファインセラミックス室
運営機関
独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構
総額
0
2,075
2,075
独立行政法人 産業技術総合研究所
ダイヤモンド研究センター長 藤森直治
独立行政法人産業技術総合研究所、ファインセラミックス技術研究組
委託先
合、株式会社 東芝、住友電気工業株式会社、株式会社 神戸製鋼所
H16.12 ナノテクノロジー・材料技術開発部にて技術委員会（自主評価）実施
H16.12 研究加速財源を再配賦
H17.3 技術委員会での指摘に沿って、基本計画の達成目標を改訂。
H17.10 研究加速財源を再配賦
ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄﾘｰﾀﾞｰ
Ⅲ．研究開発成果につい
て
Ⅳ．実用化、事業化の見
通しについて
全てのテーマにおいて目標値を達成し、成功裏にプロジェクトが終了した。ナノドーピング技
術では、ｎ形半導体の低抵抗化に成功しただけでなく、世界最高値の移動度を達成し、デバイス
への適用が可能となった。また、表面界面制御技術の開発により、ダイヤモンド表面からの電子
放出機構が判明し、放電灯陰極およびナノ加工用電子源の高効率化に大きく貢献した。放電灯
陰極では、目標値の２倍以上の放電電圧の低下に成功し、実装評価ならびに信頼性テストを開
始した。また、ナノ加工用電子源では、２.２倍の大電流の放出に成功し、エンドユーザでの評価
を開始した。また、他用途への展開のためサンプル供試も開始した。高周波トランジスタでは、
当初目標を上回る高周波数での発振だけでなく、高出力化にも成功し、現在、特性評価を進め
ている。
投稿論文
「査読付き」133 件、「その他」21 件、
「口頭発表」362 件
特
許
「出願済」45 件、
「登録」0 件、「実施」0 件（うち国際特許１件）
放電灯陰極については、多結晶膜を用いて機能試作と評価を行い、プロセスや構造等に関
する実用化への課題を抽出中。ナノ加工用電子源については、実装用電子源ﾓｼﾞｭｰﾙを試作
し、ユーザーの協力を得て評価し、従来材料（LaB6 等）を超える特性を実証中。高周波トランジ
スタについては、ヘテロエピ基板上で試作し、特性評価を実施した。今後、実用化に向けた課題
を抽出する。
事前評価
Ⅴ．評価に関する事項
中間評価以降
Ⅵ．基本計画に関する事
項
なし
H16 年度
H18 年度
技術委員会（自主中間評価）実施
事後評価実施予定
策定時期
H15 年 3 月 作成
変更履歴
H17 年 3 月 変更
平成１７・０３・２５産局第４号
平 成 １ ７ 年 ３ 月 ３ １ 日
ナノテクノロジープログラム基本計画
１．目的
物質をナノレベルで制御することにより、物質の機能・特性を飛躍的に向上させ、また、大幅な
省エネルギー化、大幅な環境負荷低減を実現し得るなど、広範な産業技術分野に革新的発展をもた
らし得るキーテクノロジーである「ナノテクノロジー」を確立し、得られた成果等の知識の体系化
を図ることで、我が国の産業競争力の源泉として、我が国経済の持続的発展に寄与する技術的基盤
の構築を図る。
２．政策的位置付け
科学技術基本計画（２００１年３月閣議決定）における国家的・社会的課題に対応した研究開発
の重点化分野であるナノテクノロジー・材料分野、分野別推進戦略に（２００１年９月総合科学技
術会議）における重点分野であるナノテクノロジー・材料分野に位置づけられるものである。また、
「産業発掘戦略－技術革新」（「経済財政運営と構造改革に関する基本方針２００２」（２００２年
６月閣議決定）に基づき２００２年１２月取りまとめ）のナノテクノロジー・材料分野における戦
略目標（１０年後に、世界市場を主導できる我が国初の企業をナノテクノロジー・材料分野の‘５
つの産業’で創出する。
）に対応するものである。
さらに、「新産業創造戦略」（２００４年５月経済財政諮問会議）において、新産業群の創出を支
える共通基盤技術として位置づけられているナノテクノロジー・材料分野に対応するものである。
３．目標
超微細な物質構造を創製するプロセス技術及び計測技術を開発するとともに、産業化に向
け、得られる物質機能を向上・維持する成形・加工技術、評価技術を開発し、超微細構造制御
機能創製、加工、計測に係る基礎・基盤的技術の構築を図りつつ、得られたデータ、知識（既
存の知識を含む）について構造、機能、プロセスの視点から体系化し、標準化等広範な分野に
おいて活用可能な知識基盤を２００７年度までに整備する。これにより、波及効果として、２
０１０年には市場規模１９兆１０００億円、雇用規模５１．６万人の波及効果が想定される。
４．研究開発内容
【プロジェクト】
Ⅰ．ナノマテリアル・プロセス技術の開発
（略）
Ⅱ．ナノ加工・計測技術の開発
（略）
Ⅲ．ナノテク実用化開発
実用化前段階にある技術シーズを早期市場投入する。
（１）ナノテク・先端部材実用化研究開発（運営費交付金）（略）
（２）炭素系高機能材料技術（略）
（３）ダイヤモンド極限機能プロジェクト（フォーカス２１）（運営費交付金）
①概要
シリコン等の既存あるいは開発中の半導体デバイスに比べ、電子放出・高周波特性等におい
て、高い性能を発揮するダイヤモンド半導体を実用化するための基盤技術を確立する。さらに、
ダイヤモンドの特性を活かしたダイヤモンドデバイスの特性評価を行い、技術課題を明確化す
ることにより、実用化の可能性を判断する。
②技術目標及び達成時期
２００５年度までに、ダイヤモンド半導体の最も重要な課題とされるナノドーピング技術
やナノ表面・界面制御技術を確立するとともに、放電灯陰極、ナノスケール加工用電子源、高
周波トランジスタへのダイヤモンド特性を活かした製品の実用化への試作・評価を行う。
③研究開発期間
２００３年度～２００５年度
ナノテクノロジープログラム基本計画 P.1
④中間・事後評価の実施時期
事後評価を２００６年に実施。
⑤実施形態
民間企業、大学、公的研究機関等から、最適な研究体制を構築し実施。
（４）カーボンナノチューブＦＥＤプロジェクト（フォーカス２１）
（運営費交付金） （略）
（５）デバイス用高機能化ナノガラスプロジェクト（フォーカス２１）（運営費交付金） （略）
（６）ディスプレイ用高強度ナノガラスプロジェクト（フォーカス２１）（運営費交付金） （略）
（７）高効率ＵＶ発光素子用半導体開発プロジェクト（フォーカス２１）（運営費交付金） （略）
（８）超高純度Ｃｒ－Ｆｅ合金の実用化技術（運営費交付金） （略）
（９）超高純度金属材料の産業化研究（運営費交付金） （略）
Ⅳ．ナノバイオテクノロジープロジェクト（フォーカス２１）
（略）
Ⅴ．高度情報通信機器・デバイス基盤プログラム
（略）
５．研究開発の実施に当たっての留意事項
事業の全部又は一部について独立行政法人の運営費交付金により実施されるもの（事業名に（運
営費交付金）と記載したもの）は、中期目標、中期計画等に基づき、運営費交付金の総額の範囲内
で、当該独立行政法人の裁量によって実施されるものである。
【フォーカス２１の成果の実用化の推進】
フォーカス２１は、成果の実用化に向け、研究開発成果を迅速に事業に結び付け、産業競争力強
化に直結させるため、次の要件の下で実施。
・技術的革新性により競争力を強化できること。
・研究開発成果を新たな製品・サービスに結びつける目途があること。
・比較的短期間で新たな市場が想定され、大きな成長と経済波及効果が期待できること。
・産業界も資金等の負担を行うことにより、市場化に向けた産業界の具体的な取組が示されている
こと。
具体的には、成果の実用化に向け、実施者による以下のような取組を求める。
・ナノカーボン応用製品創製プロジェクト（略）
・機能性カプセル活用フルカラーリライタブルペーパープロジェクト（略）
・ダイヤモンド極限機能プロジェクト
ダイヤモンド半導体を実用化するための基盤技術を確立するとともに、放電灯陰極、ナノスケー
ル電子源、高周波トランジスタの研究開発を同時並行的に実施し、早期実用化を図る。
・カーボンナノチューブＦＥＤプロジェクト（略）
・デバイス用高機能化ナノガラスプロジェクト（略）
・ディスプレイ用高強度ナノガラスプロジェクト（略）
・高効率ＵＶ発光素子用半導体開発プロジェクト（略）
・先進ナノバイオデバイスプロジェクト（略）
・ナノ微粒子利用スクリーニングプロジェクト（略）
・タンパク質相互作用解析ナノバイオチッププロジェクト（略）
・ナノカプセル型人工酸素運搬体製造プロジェクト（略）
・微細加工技術利用細胞組織製造プロジェクト（略）
・ナノ医療デバイス開発プロジェクト（略）
なお、適切な時期に、実用化・市場化状況等について検証する。
６．プログラムの期間、評価等
プログラムの期間は、２０００年度から２００７年度までとし、プログラムの中間評価を２００
４年度までに、事後評価を２００８年度に行うとともに、研究開発以外のものについては２０１１
年度に検証する。また、中間評価を踏まえ、必要に応じ基本計画の内容の見直しを行う。
７． 研究開発成果の政策上の活用
・プログラム期間中にナノ材料に関する標準物質を順次整備し、プログラム期間終了後３年を目途
に標準物質を提供できる体制を整える。
ナノテクノロジープログラム基本計画 P.2
・各プロジェクトで得られた成果のうち、標準化すべきものについては、適切な標準化活動（国際
規格（ＩＳＯ／ＩＥＣ）、日本工業規格（ＪＩＳ）、その他国際的に認知された標準の提案等）を
実施し、標準化を通じて、研究開発成果を広く社会へ提供する。特に、ナノ加工、ナノ計測、評
価技術の標準化を図る。
・ナノ材料、ナノ加工・計測、評価にかかる各種データベースの拡充を図り、広く社会へ提供する。
８．政策目標の実現に向けた環境整備
・基礎・基盤的領域であることから学協会との連携を確立するとともに、学協会の年会等で公開討
論を行う。
・横断的・融合的技術領域でもあることから参加研究機関の研究者のネットワーク（シミュレー
ション、構造制御、計測等の大括りテーマ別）を構築する。
・毎年、研究成果を公開するフォーラムを開催するとともに、実用化に向けた調査・討論を実施す
る。
・各プロジェクトの成果を、愛知万博等の展示会において積極的に紹介する。
・各プロジェクトのうち、研究開発を効率的・効果的に推進する観点から、関係機関との連携が必
要なものについては、これを積極的に行う。特に、先進ナノバイオデバイスプロジェクト、ナノ
微粒子利用スクリーニングプロジェクト、ナノカプセル型人工酸素運搬体製造プロジェクト、微
細加工技術利用細胞組織製造プロジェクト、タンパク質相互作用解析ナノバイオチッププロジェ
クトは、総合科学技術会議の科学技術連携施策群「ナノバイオテクノロジー」として各府省と連
携して実施する。
・超微細技術関連産業発掘戦略調査等委託事業（２００５年度）
民間事業者の自主的かつ計画的なナノテクの研究成果を事業化する取り組みを促進する観点か
ら、ナノテクの特性に配慮した市場環境整備等を内容とする産学官連携によるナノテクビジネス
の創出戦略に関する調査等を行う。
・ＮＥＤＯ－ＮＢＣＩサンプルマッチング事業
ＮＥＤＯが実施するナノテクノロジープログラム各プロジェクトの成果としてのサンプルを対
象に、ナノテクビジネス推進協議会（ＮＢＣＩ）とＮＥＤＯが協力してそれらを活用した製品化
提案を有する企業とのマッチングを図ることで、プロジェクトの事業化を促進する。
・ナノバイオテクノロジー産業化推進調査等事業（２００４年度）
ナノバイオテクノロジーに関し、我が国における研究実態や産業応用の方向性・可能性、また、
新産業創出のための基盤整備等について、戦略的な取り組みを行うために必要な調査を行う。
・技術経営人材育成
技術経営人材育成プログラム導入促進事業を活用し、ナノテクノロジー分野に関して、大学や
民間企業における、企業のイノベーション促進のためのシステム改革を担う技術経営（ＭＯＴ）
人材の育成を図る。
・ナノテクの社会影響の検討
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構による国内調査及び国外調査を２００４年
５月に実施。また、産業技術総合研究所は「ナノテクと社会」と題してナノテクの社会影響に関
する勉強会を開催中。
・標準体制の推進
経済産業省の委託により日本規格協会は、「ナノテク標準化調査委員会」を設置し、ナノテク標
準化戦略の検討を開始。諸外国の動向にあわせ、①用語・命名法②計測に加え③安全性試験標準
化の進め方について検討中。
９．改訂履歴
（１）平成１２年１２月２８日付け制定。
（２）平成１４年２月２８日付け制定。材料ナノテクノロジープログラム基本計画（平成１２・１
２・２７工総第１６号）は、廃止。
（３）平成１５年３月１０日付け制定。ナノテクノロジープログラム基本計画（平成１４・０２・２
５産局第８号）は、廃止。
（４）平成１６年２月３日付け制定。ナノテクノロジープログラム基本計画（平成１５・０３・０７
産局第１号）は、廃止。
（５）平成１７年３月３１日付け制定。ナノテクノロジープログラム基本計画（平成１６・０２・０
３産局第７号）は、廃止。
ナノテクノロジープログラム基本計画 P.3
（ナノテクノロジープログラム／次世代情報通信システム用ナノデバイス・材料技術・省エネル
ギー技術開発プログラム）
「ダイヤモンド極限機能プロジェクト」基本計画
ナノテクノロジー・材料技術開発部
１．研究開発の目的・目標・内容
（１）研究開発の目的
物質をナノレベルで制御することにより、物質の機能・特性を飛躍的に向上させ、また、大幅な省エ
ネルギー化、大幅な環境負荷低減を実現し得るなど、広範な産業技術分野に革新的発展をもたらし得
るキーテクノロジーであるナノテクノロジーは、産業技術戦略（平成１２年４月）における将来のフ
ロンティアを切り拓く技術の研究開発（革新的・産業的技術の涵養）に位置付けられる技術領域とし
て経済産業省によりプログラム化され、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（以下、
「ＮＥＤＯ技術開発機構」という。）が、研究開発の運営管理を行うに至った。さらに、同技術領域
は、総合科学技術会議の分野別推進戦略（平成１３年９月）においても、「産業競争力の強化と経済
社会の持続的発展」等に不可欠な重点領域として改めて位置付けられた。
本研究開発は、経済産業省において研究開発の成果が迅速に事業化に結びつき、産業競争力強化に
直結する「経済活性化のための研究開発プロジェクト（フォーカス２１）」と位置付けられており、
次の条件の下で実施する。
・ 技術的革新性により競争力を強化できること。
・ 研究開発成果を新たな製品・サービスに結びつける目途があること。
・ 比較的短期間で新たな市場が想定され、大きな成長と経済波及効果が期待できること。
・ 産業界も資金等の負担を行うことにより、市場化に向けた産業界の具体的な取組が示されている
こと。
本研究開発においては、具体的には、成果の実用化に向けた、実施者による以下のような取組を求
める。
・ デバイス用基板量産化技術の研究開発、放電灯、電子源、高周波トランジスタ等への実用化研究
開発を同時並行的に実施し、早期実用化を図る。
なお、適切な時期に、実用化・市場化状況について検証する。
ナノテクノロジーや新素材を活用したエネルギー使用合理化は、世界経済の発展に不可欠な取り組
みとなっているが、ダイヤモンドはその高耐電圧や高熱伝導などの優れた半導体特性から、広い用途
でこの目的に適合する可能性を有している。
ダイヤモンドは１９８１年に我が国において、メタンなどのガスから再現性良く合成できる気相合
成法が確立されて以来、電子分野にその用途が開拓されてきた。中でもダイヤモンドに不純物をドー
ピングして導電性を付与したダイヤモンド半導体はその優れた物性から既存半導体材料に比し理論的
に高性能が予測されてきたが、①高品質で大型の単結晶基板材料の合成・加工技術が存在しなかった
こと、②実用的なｐ、ｎ形半導体の伝導制御が未確立であること等のため、ダイヤモンド半導体の産
業化は遅々として進まなかった。
しかしながら、近年、我が国において１６ｍｍ径ダイヤモンド単結晶合成に成功する等、これまで
の課題克服に大きなブレイクスルーがあったことから、今後、我が国に留まらず、世界中でダイヤモ
ンド半導体の産業化が加速されることが見込まれる。その中で我が国の産業競争力強化のため、世界
に先駆けて電子分野におけるダイヤモンド半導体の実用化に向けた技術を確立する必要がある。
我が国発のダイヤモンド合成技術を早期に産業化に繋げるため、本プロジェクトにおいては、産学官
の叡知を結集し、ｐ、ｎ形半導体のドーピングや界面制御等による伝導制御技術を確立するとともに、
最も早期の市場創出が期待できる放電灯や電子源、高周波トランジスタ等のダイヤモンドデバイスの
試作評価のための技術を開発することにより、環境負荷低減のための省エネルギーに資する。
なお、本プロジェクト基本計画は、技術課題の策定にあたり次に示すワークショップ、ワーキング
ダイヤモンド極限機能プロジェクト基本計画 P.1
グループ、ネットフォーラムを開催し、関連技術分野における有識者の議論を反映したものである。
・デバイス関連ナノ材料ワークショップ（平成１４年１２月１７日）
・ワーキンググループ（平成１５年１月３１日）
・Ｒ＆Ｄネットフォーラム（平成１５年２月５日～１５年２月１８日）
（２）研究開発の目標
ナノドーピング技術とナノ表面界面制御技術を開発することによってダイヤモンド半導体の伝導制
御技術を確立し、ダイヤモンド半導体を電子材料として実用的なレベルに高める。また、それを実証
するため、ダイヤモンド半導体を用いたダイヤモンドデバイスである放電灯陰極、ナノスケール加工
用電子源、高周波トランジスタの開発を行うとともに、試作評価によってその性能を検証する。
（３）研究開発の内容
上記目標を達成するために、以下の研究開発項目について、別紙の研究開発計画に基づき研究開発
を実施する。
① 伝導制御技術の確立
１）ナノドーピング技術の開発
２）ナノ表面界面制御技術の開発
② ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価
１）放電灯陰極
２）ナノスケール加工用電子源
３）高周波トランジスタ
２．研究開発の実施方式
（１）研究開発の実施体制
本研究開発は、ＮＥＤＯ技術開発機構が、単独ないし複数の原則本邦の企業、研究組合、公益法人
等（委託先から再委託された研究開発実施者を含む。）から公募によって研究開発実施者を選定後、
共同研究契約等を締結する研究体を構築し、委託して実施する。（原則、国内に研究開発拠点を有し
ていること。ただし、国外企業の特別の研究開発能力、研究施設等の活用あるいは国際標準獲得の観
点からの国外企業との連携が必要な場合はこの限りではない。）なお、実用化を目的とすることから、
技術力を有する極力少数の企業による、役割分担の明確な開発体制が望ましい。
共同研究開発に参加する各研究開発グループの有する研究開発ポテンシャルの最大限の活用により
効率的な研究開発の推進を図る観点から、ＮＥＤＯ技術開発機構が指名した研究開発責任者（プロ
ジェクトリーダー）独立行政法人産業技術総合研究所ダイヤモンド研究センター センター長 藤森
直治の下で、研究者を可能な限り結集して効果的な研究開発を実施する。
（２）研究開発の運営管理
研究開発全体の管理・執行に責任を有するＮＥＤＯ技術開発機構は、経済産業省及び研究開発責任
者と密接な関係を維持しつつ、プログラムの目的及び目標、並びに、本研究開発の目的及び目標に照
らして適切な運営管理を実施する。このため、必要に応じてＮＥＤＯ技術開発機構に設置する技術検
討会等、外部有識者の意見を運営管理に反映させる他、四半期に一回程度プロジェクトリーダー等を
通じてプロジェクトの進捗について報告を受けること等を行う。
３．研究開発期間
本研究開発の期間は、平成１５年度から平成１７年度までの３年間とする。
４．評価に関する事項
ＮＥＤＯ技術開発機構は、技術的及び政策的観点から、研究開発の意義、目標達成度、成果の技術
的意義並びに将来の産業への波及効果等について、外部有識者による研究開発の事後評価を平成１８
年度に実施する。なお、評価の時期については、当該研究開発に係る技術動向、政策動向や当該研究
ダイヤモンド極限機能プロジェクト基本計画 P.2
開発の進捗状況に応じて、前倒しする等、適宜見直すものとする。
５．その他重要事項
（１） 研究開発成果の取扱い
①成果の普及
得られた研究成果については、ＮＥＤＯ技術開発機構、実施者とも、学会発表、ホームページでの
情報公開、シンポジウム開催等により普及に努めることとする。
②知的基盤整備事業又は標準化等との連携
得られた研究開発の成果については、知的基盤整備または標準化等との連携を図るため、データ
ベースへのデータの提供、標準情報（ＴＲ）制度への提案等を積極的に行う。
③知的財産権の帰属
委託研究開発の成果に関わる知的財産権については、「独立行政法人新エネルギー・産業技術総合
開発機構新エネルギー・産業技術業務方法書」第２６条の規定等に基づき、原則として、全て委託先
に帰属させることとする。
（２）基本計画の変更
ＮＥＤＯ技術開発機構は、研究開発内容の妥当性を確保するため、社会・経済的状況、内外の研究
開発動向、政策動向、プログラム基本計画の変更、第三者の視点からの評価結果、研究開発費の確保
状況、当該研究開発の進捗状況等を総合的に勘案し、達成目標、実施期間、研究開発体制等、基本計
画の見直しを弾力的に行うものとする。
（３）根拠法
本プロジェクトは、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構法第１５条第１項第１号に
基づき実施する。
（４）その他
ＮＥＤＯ技術開発機構、実施者とも、研究開発の実施に関し、ナノテクノロジープログラム内の各
プロジェクト間の情報交換に努めるとともに、その取り組み方等を討議して、プログラム横断的な知
識の構造化の円滑な推進に協力することとする。
研究開発成果の実施について、プロジェクトの参加者は、他の参加者の有する特許、ノウハウ等に
関して、実施許諾を求める話し合いをすることができるものとする。ただし、その情報の開示等につ
いては、その情報に係る権利を有する参加者との交渉に依ることは当然とする。
６．基本計画の改定履歴
（１） 平成１５年３月制定
（２） 平成１６年３月、独立行政法人化に伴い、名称及び根拠法等、改訂。
（３） 平成１７年３月、技術委員会での指摘に沿って達成目標を改訂。
ダイヤモンド極限機能プロジェクト基本計画 P.3
（別紙）研究開発計画
研究開発項目①「伝導制御技術の確立」
１．研究開発の必要性
ダイヤモンド半導体を実用化するには、室温で電気抵抗が充分低いｐ、ｎ形半導体を合成する技術
が不可欠であるが、現状のダイヤモンド半導体は、特にｎ形半導体において室温での電気抵抗が１０
５Ω・ｃｍ以上と非常に高い。これは、ダイヤモンドをｎ形半導体にするために必要な不純物元素が
結晶中に少量しか取り込まれないこと及び活性化効率が低いことによるもので、ダイヤモンドの電気
抵抗を下げるためには合成装置の改善や合成条件の高度化の必要がある。このため、ｎ形半導体また、
ｐ形半導体において、デバイス特性を向上させるために抵抗率をより低減することが実用化の課題と
なっているが、表面や界面の原子配列の乱れや表面準位と呼ばれる原子レベルの欠陥もキャリアの損
失や電子放出特性の低下をもたらす。これらを解決するには、ダイヤモンドの結晶内に原子配置を制
御しながら不純物を導入するナノドーピング技術及び表面原子配列を制御して表面からの電子放出特
性を向上させ、金属電極等との界面でのキャリアの損失を減少させる総合的なナノ表面界面制御技術
を開発する必要がある。
実用化のために必要な伝導制御技術は、放電灯陰極に対してはｐ，ｎ形半導体の抵抗率の低減、
オーミック接合の低抵抗化、表面電子親和力の制御である。また、ナノスケール加工用電子源に対し
てはｎ形半導体の抵抗率の低減、オーミック接合の低抵抗化、表面電子親和力の制御であり、高周波
トランジスタに対してはｐ形半導体の抵抗率の低減、オーミック接合の低抵抗化である。
２．研究開発の具体的内容
（１） ナノドーピング技術の開発
ダイヤモンドの伝導特性を改善するために、正孔や電子を供給する不純物元素を完全性を高めたダ
イヤモンド結晶中に最適な構成で導入することによって取り込み効率と活性化効率を改善し抵抗率を
低減させる手法を確立する。具体的には２種類以上の不純物元素を同時にドーピングする技術や、
ドーピングを行う領域を限定する技術を開発する。
（２） ナノ表面界面制御技術の開発
ダイヤモンド結晶表面に関しては、表面ダメージの少ないリモートプラズマ等による表面原子終端
技術の開発を中心に、熱処理法や溶液を用いる新しい終端技術を開発する。また、電子放出デバイス
に必要なナノ表面制御技術を確立するために、電子親和力の評価によって電子親和力と表面ナノ構造
との相関を明らかにする。さらに、各種金属電極や絶縁層との界面状態を制御するために、イオン技
術による界面形成技術等により低抵抗接合を開発する。
３．達成目標
ダイヤモンド半導体の実用化に向けて以下の材料特性を実現する。
（１）ナノドーピング技術の開発
① ｐ形ダイヤモンド半導体については、室温で抵抗率 0.6 Ωcmを実現する。
② ｎ形ダイヤモンド半導体については、室温で抵抗率 500 Ωcm を実現する。
（２）ナノ表面界面制御技術の開発
① ｐ形ダイヤモンドと金属のオーミック接合において、１０―５Ω・ｃｍ２以下の実用的な低抵抗接合
を実現する。
② 電子親和力と表面ナノ構造との相関を解明し、負性電子親和力発現の条件を明らかにする。
ダイヤモンド極限機能プロジェクト基本計画 P.4
（別紙）研究開発計画
研究開発項目②「ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価」 １）放電灯陰極
１．研究開発の必要性
近年、パソコン等の増加に伴いディスプレイ向け光源の消費が大きく伸びており、液晶ディスプレ
イ等に用いられるバックライト放電灯も年率数十％と際だった伸張を示している。今後も、パソコン
用に加えて平面ＴＶ向けに需要の急拡大が見込まれており、競合技術であるプラズマディスプレイ等
との差別化のためにも、より一層の低消費電力化（高効率化）が求められている。このような状況に
おいて、現在のバックライト放電灯の発光効率（３０－４０ｌｍ／Ｗ）をさらに向上させるためには、
陰極での電力損失を低減することが有効であり、放電時の陰極降下電圧低減がポイントである。ダイ
ヤモンドはそのワイドギャップ特性に由来する負或いは極小の電子親和力と、炭素自身の耐スパッタ
特性から、現状の陰極（Ｎｉ）における陰極降下電圧（約１４０Ｖ）を大幅に低減できる可能性があ
る。一方で、放電灯陰極としての機能実証のためには、表面電子状態制御や伝導度の制御、さらに放
電特性とそれらの相関解明が必要であり、現行の薄膜形成と同等のコストが見込める電極上への多結
晶膜形成及びこれを用いた検証等を実施していく必要がある。
２．研究開発の具体的内容
ダイヤモンドを用いた放電灯陰極の実用化可能性実証のため、以下の試作と評価を実施する。
（１） ダイヤモンド膜の放電特性を実用化判断に必要な放電ガス条件、表面処理条件で評価する技
術を開発し、研究開発項目①、（２）における電子親和力と表面ナノ構造との相関に関する知見を適
用し、放電電圧低減の可能性を検証する。
（２） 放電灯陰極に必要な電極上へのダイヤモンド多結晶膜形成技術を検討し、（１）の結果を適
用するとともに、研究開発項目①、（１）における単結晶での伝導制御技術の適用を図り、放電時の
陰極降下特性を検証する。
（３） 多結晶ダイヤモンド膜陰極を適用した放電灯の機能試作・評価を行い、課題を抽出する。
３．達成目標
（１） ダイヤモンド膜の放電特性と希ガス並びに関連ガスの組成・圧力条件及び表面処理条件との
相関を解明し、放電電圧低減のための指針を明らかにする。
（２） 多結晶ダイ陰極材料（Ｎｉ）より３０％以上低減し、１００Ｖ以下を実現する。
（３） 多結晶ダイヤモンド膜陰極を適用した放電灯の機能試作と評価を行い、プロセス・構造・性
能等における実用化への課題抽出を行う。
ダイヤモンド極限機能プロジェクト基本計画 P.5
（別紙）研究開発計画
研究開発項目②「ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価」 ２）ナノスケール加工用電子源
１．研究開発の必要性
ダイヤモンドは負性電子親和力等の特性から、低電圧大電流の電子源として、電子ビーム露光、マ
イクロ波管、集積真空管型デバイス等ヘ応用されることが期待されている。中でも電子ビームによる
露光技術は５０ｎｍ以下の加工が可能であることが実証されており、２０１０年頃のＬＳＩ製造技術
として期待されている。しかしながら、現状の電子ビーム露光技術は、１枚の半導体ウェハに微細パ
ターンを描画加工するのに数１０分から数時間を要し、量産技術には遠いレベルにある。これはまず、
加工に用いられる電子ビーム量が乏しいことにある。現在のタングステン系及びランタン系電子源は、
一個の電子源からのみの電子ビームが加工に用いられており、電子源からの電子放出量は最大数百μ
Ａである。
ダイヤモンド電子源が低温低電圧で電子を放出できる利点を活かして電子源の集積化を図ることに
より、また一個あたり１ｍＡまで電子放出を可能とすることで、現状の最大加工速度を１０倍以上に
することが可能である。
このため、ダイヤモンドのナノスケール加工用電子源に必要な加工技術などを確立し、実用的性能
が発揮できることを確認するとともに、ナノスケール加工用電子源においては、真空中での引出し電
圧の低下や電子ビーム電流量の向上が必要である。
２．研究開発の具体的内容
ナノスケール加工用電子源の開発は、ダイヤモンド基板上に集積化されたナノサイズの先端を有す
る電子源を試作し特性を評価して行う。まず均一な形状のダイヤモンドの先端を形成する技術の確立
が必要であり、次に集積化に適し分割制御が可能な電極形成技術を開発する。そして研究開発項目①
の成果を適用して低電圧大電流を可能にする電子源を試作し、その特性を評価する。
（１）ダイヤモンドを尖鋭な同一形状に加工する技術を開発するとともに、先端形成のメカニズムを
解明し、自己犠牲マスクの材質と最適形状の設計、形状均一性を改善して、イオン加工技術の安定化
を検討する。
（２）ダイヤモンド電子源の先端に充分電流を供給し、電流の分割制御を可能にする集積化電極の設
計、形成技術を開発する。ダイヤモンド電子源の先端に可能な限り電極を近づけるためのイオン注入
による電極形成技術や先端形成されたダイヤモンド基板上の電極加工技術を開発し、各先端からの電
子放出電流の均一化を図る。
（３）集積化されたダイヤモンド電子源の電子放出特性を評価する技術を開発し、性能を検証する。
３．達成目標
（１）１平方ミリメートルの範囲に１００個以上のダイヤモンド電子源を、５０ｎｍ以下の先端半径
と１０％以内の高さ均一性で形成する。
（２）１平方ミリメートルの範囲にダイヤモンドの先端を有する電子源が１００個以上集積化され、
電流の分割制御が可能な電極が配線されたダイヤモンド電子源を試作し、８０％以上のダイヤモンド
先端を３０％以内の電流均一性で制御できることを可能にする。
（３）試作した１平方ミリメートルの範囲に集積化し配列したダイヤモンド電子源の性能を評価し、
合計１００ｍＡの電子ビームを、３００Ｖ以下の引出し電圧で取り出せることを検証する。
ダイヤモンド極限機能プロジェクト基本計画 P.6
（別紙）研究開発計画
研究開発項目②「デバイス試作評価技術の開発と試作評価」３）高周波トランジスタ
１．研究開発の必要性
情報通信の高速・大容量化へ向けた社会インフラ整備のためには、光ファイバに代表される有線通
信網だけでなく無線通信網の活用が必要であり、そのためには現状あまり使われていない１０ＧＨｚ
以上の高周波帯域が活用できる機器の充実が不可欠である。高周波無線情報通信の発信側では高い電
力を担う増幅器を要するが、既存のガリウムヒ素などを使った増幅デバイス（高周波トランジスタ）
は、放熱性や絶縁破壊電圧、誘電率に由来する制約により個々の素子が担える電力が小さいために配
線が複雑化し、高周波回路設計が困難である。
この問題を回避するには、物質中最高の放熱性と高い絶縁破壊電圧及び低誘電率を兼ね備えるダイ
ヤモンドを用いた高周波トランジスタの開発が急務である。例えば、電荷注入が容易で、高耐圧性が
活かせるｐｉｐ構造（ｐはｐ形半導体ダイヤモンド、ｉは真性半導体ダイヤモンドを表す。）を有す
るトランジスタでは、空間電荷制限電流モードで動作し、大きな電流が得られる。半導体として究極
の特性を有するこのようなトランジスタを実現すれば、将来的には宇宙通信やマイクロ波によるエネ
ルギー送電にも活用できる。さらに、実用化へ向けた量産性を考慮するとリソグラフィーなどの微細
加工工程に馴染む、平坦性と大口径を備えたダイヤモンド半導体ヘテロエピタキシャル基板上のトラ
ンジスタ作製技術の確立が最重要課題である。また一方で、半導体ダイヤモンドのポテンシャルを実
証するために、単結晶基板上にトランジスタを試作･評価し、その特性を見極める必要がある。
２．研究開発の具体的内容
ダイヤモンドを用いて、高周波無線通信用増幅器に適用可能な高周波トランジスタを試作・評価し、
実用性能を検証する。具体的には、以下の３つの開発項目を合わせて、高周波トランジスタを形成す
る技術を確立する。
（１）ヘテロエピタキシャルダイヤモンドを基材としたデバイス作製：高周波トランジスタの実用化
を促進するために、シリコンなどの安価な高品質単結晶上に作製した、高品質で大面積の半導体デバ
イス用のヘテロエピタキシャルダイヤモンド基板を用いて、ｐｉｐ構造の高周波トランジスタを試作
し、実用性能を検証する。
（２）単結晶ダイヤモンドを基材としたデバイス特性の検証：単結晶ダイヤモンドを基材としてダイ
ヤモンド高周波トランジスタを試作し、ダイヤモンド半導体による高周波デバイスの特長を明確にす
る。
（３）デバイス作製技術の検討とデバイス構造の最適化：ダイヤモンドを微細加工して、高周波トラ
ンジスタを作製するためのプロセス技術を開発する。まず、高周波動作に不可欠なトランジスタ特性、
特に相互コンダクタンスを高めることを目的として、高濃度ボロンドープダイヤモンド層を所定領域
に形成する技術を確立するために、イオン注入や選択的エピタキシャル成長技術を検討する。また、
ゲート絶縁構造を形成するために、新規に絶縁膜を探索し、ＣＶＤや電子ビーム蒸着等のプロセス条
件や蒸着後の熱処理法等を検討・改善する。さらに、デバイスの微細化・集積化に伴って発生する
種々の技術問題（例えばチャンネル下部の基板に注入されるパンチスルー電流の発生や高周波マッチ
ング等）を抑制・回避するために、試作したデバイスの特性をシミュレーションによって解析し、素
子構造を最適化する。
３．達成目標
（１）ヘテロエピタキシャルダイヤモンド基板を用いて、２５ｍｍ径以上の基板領域に、ｐｉｐ構造
を有する高周波トランジスタを試作し、出力特性及び作製コストを検証した上で、実用化のための課
題を抽出・解決する。
（２）単結晶ダイヤモンド基板を用いて周波数４０ＧＨｚ以上の高周波トランジスタを試作・検証す
る。
（３）ダイヤモンド高周波トランジスタの作製プロセス技術を確立し、従来のダイヤモンド半導体デ
ダイヤモンド極限機能プロジェクト基本計画 P.7
バイスと比較して、ｐ形ダイヤモンド層の抵抗率及びゲート絶縁耐性を１桁以上向上し、各々、５×
１０―３Ωｃｍ、３×１０６Ｖ／ｃｍを得る。
ダイヤモンド極限機能プロジェクト基本計画 P.8
プロジェクト用語集
用語
（１１１）優先配向膜
2 次電子放出係数
C １ｓXPS スペクトル
CVD ダイヤモンド
FN プロット
Fowler-Nordhein の式
HPHT ダイヤモンド
LEED
ＭＩＳＦＥＴ
ｎ形ダイヤモンド
pip 型トランジスタ
ｐｎ接合
ｐ形ダイヤモンド
RIE 処理
Tip 型ナノ加工用電子
源
TMB
XPD
αパラメータ
アレイ電子源
移動度
陰極降下電圧
説明
成長する薄膜において、基板面に平行に（111）面が優先的に成長するが、面内の配向性
は観察されないような成長様式のこと。
固体表面に電子やイオンあるいは光を照射したとき発生する電子は広義の２次電子であ
る。この２次電子の総量と照射粒子数の比率が 2 次電子放出係数である。
炭素含有物質のＸ線光電子スペクトルを測定すると、炭素内核電子である 1s 電子が検出
される。これを C １ｓXPS スペクトルと称する。
メタンや水素などのガスを用い、化学的な反応を利用して製膜する手法です。ダイヤモン
ドでは真空中に数１０トールの圧力でメタンや水素などのガスを流し、マイクロ波によっ
てプラズマを作り、ガスを分解し、基板上にダイヤモンドを合成します。
Fowler と Nordheim が導出した電界放出の理論曲線中の重要なパラメータ（仕事関数）を
算出できるプロット（電流/電圧 2 の対数を電圧の逆数に対してプロットし、理論通りな
ら直線となる）
Fowler と Nordheim により計算された、電界電子放出時の電流密度と印加電界との関係を
表した式。
高温高圧で作製したダイヤモンドで、不純物や欠陥が含まれます。現在、高品質 CVD ダイ
ヤモンド合成の基板として用いています。
Low Energy Electron Diffraction の略号で、日本語では低速電子回折と呼ぶ。固体表面
に低速で単色の電子を照射し、回折するパターンを測定することにより、表面原子の規則
配列構造を決定することが出来る。
metal-insulator-semiconductor field-effect transistor の略。ゲートに絶縁物を用い
た FET
ｐ形と逆にダイヤモンドに最外殻電子が５個のリンなどの原子を入れると、周囲の炭素と
の結合に電子が４個必要なので電子が１個分あまりがでます。この電子の準位が浅いと熱
的に励起され物質中を動くことができ、また、準位が深いと励起される電子の数は少ない
ですが、それぞれに応じ励起された電子の数分だけ電気を流すことができます。ダイヤモ
ンドの場合にはリンを用いたｎ形のレベルは約０．６eV で、他半導体の場合や、ダイヤ
モンドのｐ形に比べると深く、１０１３cm-3 くらいの電子しが流れません。この電子の数を
増やすことはデバイス化にとって大きな課題です。
真性（intrinsic)半導体をチャネルとし、ｐ形半導体で挟んだ構造のトランジスタ。ｐ形
半導体からチャネルへのキャリア注入量をゲート電極で制御する。
ｐ形半導体とｎ形半導体を接合したもので、整流特性（プラスとマイナスの電圧で異なる
電流特性を示す性質）が得られ、この性質を用いることで半導体デバイスや紫外線発光デ
バイスを作ることができます。
ダイヤモンドやシリコンは最外殻電子の数が４個ですが、この材料に最外殻電子が３個の
ボロンなどの原子を入れると、周囲の炭素との結合に電子が４個必要なので１個分穴（正
孔）ができます。この正孔の準位が浅いと熱的に励起され物質中を動くことができ、ま
た、準位が深いと励起される正孔の数は少ないですが、それぞれに応じ励起された正孔の
数分だけ電気を流すことができます。ダイヤモンドの場合には０．３６eV で、他の半導
体の場合に比べると深いのですが、１０１５cm-3 くらいの正孔を作ることができます。
RIE は Reactive Ｉon Ｅtching の略。水素や酸素などのイオンを試料表面に照射して、
化学反応により試料表面をエッチングする処理。
電子線を小さく絞るために先端が細く先鋭になっている電子源。（シングルチップのこ
と）
トリメチルボロンのことです。このガスをわずかに合成時に混ぜるとダイヤモンド中にボ
ロン原子が入り、ｐ形ダイヤモンドができます。Ｂ（ＣＨ３）３
X-ray Photoelectron Diffraction の略号で、Ｘ線光電子分光(XPS)の特殊な用法であ
る。Ｘ線光電子強度の角度依存性を測定することにより、固体表面の原子構造解析手段と
なる。
ダイヤモンド成長に対するαパラメータは、<100>方向の成長速度Ｒ<100>と、<111>方向の
成長速度Ｒ<111>の比：Ｒ<100>/Ｒ<111>に√3 を乗じた値であり、成長条件に対するα値を把握
することにより粒子形状あるいは優先成長方位をコントロールすることができる。
複数のエミッタチップを規則的に配列させた面状の電子源。
（本文ではシングルチップと対比するために使っている。）
ダイヤモンドに電界をかけると電子や正孔が動き回りますが、その動きやすさのことで
す。不純物が多かったり温度が高いと動きづらくなります。不純物の制御や結晶性の制御
によってこの値が変わってきます。
放電動作時に放電灯陰極の近傍に生じる電位差。発光に寄与せず、ここで消費されるエネ
ルギーを陰極損失と呼ぶ。
オーミック接合
界面順位密度
カソードルミネッセン
ス
寄生抵抗
輝度の｢瞬いて｣
基板ホルダー
キャリア濃度
金属の仕事関数
ゲート電極、ゲート長
ケルビンフォース顕微
鏡
原子層堆積法
最大電力密度
最大発振周波数(fmax)
酸素終端、水素終端
シート抵抗
遮断周波数（ft）
出力信号
シミュレーションコー
ド
ショットキー接合
空乏層
注入障壁
電荷キャリア挙動
電子線描画
のスループット
伝導制御技術
ドリフト速度
バックライト（CCFL）
引き出し電圧
ピニング効果
半導体デバイスを作製する際には電気を流すために金属を半導体に接続する必要がありま
す。その界面で電気的な抵抗や整流性（プラスとマイナスの電圧で異なる特性を示す性
質）が生じます。整流性がない単なる抵抗として働くのがオーミック接合です。この抵抗
を減らすことがデバイス特性には必要です。
半導体と絶縁膜との界面にできる準位の密度
電子線を試料に照射したときに試料から発生する発光。結晶欠陥を高感度で検出できる。
テレビのブラウン管はこの現象を利用したもの。
ここでは、トランジスタにおいてソースとドレイン間に存在する無駄な抵抗成分を指す。
電界放射現象は定常状態になく、時間的に変動していることが多い。その時間的変動が輝
度の「瞬き」として現れる。
合成装置の中に基板を入れその上に高品質ダイヤモンドを合成しますが、その基板を置く
板です。合成中にはこのホールダーからの不純物のダイヤモンド薄膜への混入があります
ので、ホールダーの表面の制御が重要で、金属や多結晶ダイヤモンドを用います。
物質中を動き回る電子や正孔の数のことです。
金属から電子を一つ真空レベルへ励起し、真空近くに電子を放出するために必要なエネル
ギーです。
ゲート電極：本報告ではゲート絶縁膜上のメタル電極。ゲート長：キャリヤが走行する方
向に測定したゲート寸法
原子間力顕微鏡の応用の一つである。表面の微細部分と短針先端金属間の仕事関数差を測
定する事が出来る。表面電位の測定に用いられる。
金属（ここでは Al）と、酸化剤（ここでは H2O)を交互に供給して成膜する方法であっ
て、金属供給に適当なプリカーサ（ここではトリメチルアルミニウム）を選ぶことによ
り、１度に２原子層以上を堆積しないようにした方法。
単位ゲート幅当たりの出力電力。高周波出力測定において FET の出力端子に接続された負
荷回路に供給可能な最大電力をゲート幅で割った値 W/mm で定義される
FET が発振可能な最大周波数。FET が発振するためには利得が無ければならず、最大有能
電力利得が 1(0dB)になる周波数と定義される
物質を切ると必ずその表面は切ったことによる欠陥が発生します。この欠陥を水素や酸素
で終端すると表面状態が良くなり界面特性が向上したり表面からの電子の放出が加速され
たりします。
単位面積当たりの抵抗値でΩ/□またはΩ/sq.で表される。材料の抵抗率ρと厚さ d から
シート抵抗 Rs=ρ/d (Ω/□)となる
FET の電流利得|h21|は高周波になるほど低下する。この値が 1(0dB)になる周波数
電荷キャリアの Time of Flight 法による測定での出力信号は、ドリフトする電荷キャリ
アによって誘起される静電誘導電流である。Gauss の定理、運動方程式、連続の式を
基本方程式として、この電流の時間変化を数値シミュレートする。
金属と半導体を接続したときの整流性（プラスとマイナスの電圧で異なる特性を示す性
質）を持つ接合のことで、半導体と金属の性質、また、接合の方法によってその特性は変
化します。
半導体の電子とホールの濃度はドーパントの種類と濃度及び温度により決定されるが、半
導体の接合部や電圧印加部では、それより電子あるいはホールが欠乏する領域（層）が生
じる。これを空乏層という。
ｐｉｐ型トランジスタにおいて、ｐ形半導体から真性半導体（チャネル）への電荷注入に
必要なエネルギー
真性ダイヤモンド中に発生させた電子及びホールの電場中での運動挙動。信号を電極に生
じる誘導電荷で測定するため、ドリフト中の電荷のスピード、数的変化といった挙動を観
察することが出来る。求める物理量はドリフト速度、平均自由行程である。
電子線は光よりビームを絞れるため格段に微細化が可能だが、電子線を走査してパターン
を描画するため、一括照射できるフォトリソグラフィ（光描画）より時間（スループッ
ト）がかかる。
ダイヤモンド半導体をデバイス化するために必要な半導体としての不純物をコントロール
して得られるｐ形ｎ形合成制御技術や、金属との接合技術、ｐ形とｎ形との接合技術など
の電気を流すための制御技術です。
真性ダイヤモンド中の電荷キャリアは、電場中で Langevin 方程式に従って運動する。速
度の時間変化率がゼロとなる極限でキャリアは一定速度で移動する。この速度をドリフト
速度という。
液晶ディスプレィ等の背面に設置される光源。そのほとんどは、加熱手段を持たない冷型
の陰極を用いた蛍光（放電）灯である CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)が占める。
先鋭部（エミッタ）から電界で電子を引き出すためのエミッタ
近くにある電極（本文ではゲート電極）に印加した電圧。
ショットキ接合などで界面に欠陥があるとその欠陥に電子レベルが固定される（ピンされ
る）効果のことです。
表面界面制御技術
表面欠陥準位の
占有・非占有
負性電子親和力
（NEA）
平均自由行程
ヘテロエピタキシャル
成長
放電灯陰極
ホスフィン
ホッピング伝導
メサ構造
半導体デバイスを作製する際には半導体の材料開発に加え、電気を流したり、放出するた
めの金属や絶縁膜との界面を平らにしたり、原子レベルでのつながりを完全にしたり、ま
た、表面を原子レベルで平坦にしたり表面に水素や酸素で終端したりする技術が必要とな
り、表面界面制御技術はこのことを指します。
表面の原子配列の乱れや不純物の存在によって、半導体表面にはバンドギャップ内に表面
欠陥準位が発生する。この欠陥準位の状態密度と半導体のドーパントの種類と濃度によ
り、表面欠陥準位に電子が占有する状態と空（非占有）の状態が発生する。
物質の外（真空）のエネルギー原点は真空準位であるが、この真空準位から電子を物質の
伝導帯下端に入れるエネルギーが電子親和力であり、通常、正の値である。負性電子親和
力（NEA:Negative Electron Affinity）では、真空準位は伝導帯下端よりエネルギー的に
低い位置にある。
電荷キャリアはダイヤモンド中で継続的な衝突を受ける。衝突間距離の期待値を平均自由
行程と呼ぶ。散乱、捕獲、再結合などの平均自由行程がある。ダイヤモンドの品質を考え
る場合、特に捕獲の平均自由行程が重要になる。
単結晶基板表面に気相から凝縮した物質が、また単結晶として成長する現象（エピタキ
シャル成長）のうち、凝縮する物質と基板物質とが異なる場合の成長。
放電灯に用いられる放電用の電極。負側に電圧印加した際に電子放出する陰極としての機
能が放電特性にとって重要であるため、陰極と呼ばれる。
半導体プロセスで良く用いられるガスで最外殻電子が５個のリンと水素３個からなるガス
のことです。このガスをわずかに入れるとリン原子がダイヤモンドに入り、ｎ形ダイヤモ
ンドができます。ＰＨ３
半導体では電子や正孔はそれぞれ伝導帯や価電子帯と呼ばれる、材料中に広がったエネル
ギーレベルを動いています。しかし、欠陥や不純物が多い場合にはエネルギーギャップ中
に準位を作り、ホッピング伝導はその準位間をトンネル効果などでジャンプするように動
くことができる伝導のことです。
表面上にある領域の突起物を作った構造のことで、接合特性やデバイス特性を見るときに
は必要な部分以外の材料を切り取り、必要部分が残る構造にします。このことにより、特
性評価に影響を与える漏れの電流を低減することができます。
「ダイヤモンド極限機能プロジェクト」事業原簿
Ⅰ．事業の位置付け・必要性について
1
Ⅰ．事業の位置付け・必要性について
1. ＮＥＤＯの関与の必要性・制度への適合性
1.1 ＮＥＤＯが関与することの意義
物質をナノレベルで制御することにより、物質の機能・特性を飛躍的に向上させ、また、大幅な省
エネルギー化、大幅な環境負荷低減を実現し得るなど、広範な産業技術分野に革新的発展をもたらし
得るキーテクノロジーである「ナノテクノロジー」を確立し、得られた成果等の知識の体系化を図る
ことで、我が国の産業競争力の源泉として、我が国経済の持続的発展に寄与する技術的基盤の構築を
図ること
を目的として、平成１２年に「ナノテクノロジープログラム基本計画」が策定された。こ
の計画は、科学技術基本計画（平成１３年３月閣僚決定）及び分野別推進戦略（平成１３年９月総合
科学技術会議）における重点分野である「ナノテクノロジー・材料分野」に位置づけられている。ま
た、この計画は、産業発掘戦略－技術革新（平成１４年１２月取りまとめ）におけるナノテクノロ
ジー・材料分野の戦略目標である。１０年後に世界市場を主導できる我が国初の企業を本分野の５つ
の産業で創出する、に対応するものであり、新産業創造戦略（平成１６年５月経済財政諮問会議）に
おいては、新産業群の創出を支える共通基盤技術として位置づけられているナノテクノロジー・材料
分野に対応するものである。
本プロジェクトは、「ナノテクノロジープログラム基本計画」に沿って、平成１５年度に開始され
た。また、研究開発成果が迅速に事業化に結びつき、産業競争力強化に直結する「経済活性化のため
の研究開発プロジェクト」（フォーカス２１）に位置づけられており、次の条件の下で実施する。
・技術的革新性により競争力を強化できること。
・研究開発成果を新たな製品・サービスに結びつける目途があること。
・比較的短期間で新たな市場が想定され、大きな成長と経済波及効果が期待できること。
・産業界も資金等の負担を行うことにより、市場化に向けた産業界の具体的な取組が示されて
いること。
本プロジェクトの研究開発対象であるダイヤモンド半導体は、優れた半導体特性を有するにも係わ
らず、デバイスの開発が遅れてきた。その理由は、総合的な基盤技術の開発を必要とすること、デバ
イス作製にはダイヤモンド専用の多大な設備投資を必要とするが、個々の企業ではリスクが大きく、
今まで実施できなかったことが挙げられる。
これらの課題を解決するために、本プロジェクトでは、ダイヤモンドの特長が活き、製品化の立ち
上がりが早い、電子放出デバイスや高周波デバイスに開発を特化し、ＮＥＤＯによる大型資金の導入
およびＮＥＤＯの指導により産官学の力を結集した総合的な研究体制を構築し、強力かつ迅速な研究
開発を行う。以上の効果により、技術開発のブレイクスルーを行い、新規市場を開発する。
1.2 実施の効果（費用対効果）
本プロジェクトには、総額で
２，１６５百万円（平成１５年度～１７年度の３年間）の資金が投
入された。事業化のメインテーマである
①放電灯陰極、②ナノ加工用電子源、③高周波トランジス
タについて、経済的な効果は以下のように予想される。
① 放電灯陰極（液晶ディスプレイ用バックライトの放電用電極）
３テーマの中でも液晶ディスプレイ用のバックライトの需要拡大は特に著しく、本開発で成功した
ダイヤモンド放電灯陰極が普及すれば、陰極降下電圧の大幅な低減によって、大きな省エネ効果が見
込まれる。また、本技術は日本固有の技術であり、国内市場の増大だけではなく海外市場への輸出が
期待でき、国内の雇用拡大が大いに期待できる。
2
② ナノ加工用電子源（電子ビーム露光用描画装置等の電子エミッター）
電子ビーム露光技術は、５０nm 以下の微細な描画加工が可能なことから、２０１０年頃に主流と
なる LSI 製造技術として期待されている。しかしながら、現状の電子ビーム露光技術は、電子量が乏
しく描画速度が遅いと言う欠点があった。本プロジェクトでは、ダイヤモンドアレイの電子源から、
低温低電圧で大量の電子放出が可能となり、高精度で描画速度を一桁以上向上できる可能性が見出さ
れ、大きなブレークスルーが出来たと考えられる。日本のハイテク技術の優位性を向上させ、国内の
みならず海外市場へも展開することで、大規模な市場創出と雇用創出が期待できる。
③ 高周波トランジスタ（携帯電話基地局等の無線通信用）
現在、携帯電話基地局等の無線電話通信網の社会インフラ整備が進み、１０GHz 以上の高周波帯
域が活用できる機器が必要とされている。既存の GaAs 高周波トランジスタは、発振周波数に限界が
あり発振効率が低く冷却を必要とするため、発振効率が高く冷却が不要であるダイヤモンドトランジ
スタへ代替することにより、大幅な省エネ効果が期待できる。また、前述の社会インフラ整備だけで
なく衛星通信等を考慮にいれると、今後大きな市場創出と雇用創出が期待できる。
以上３テーマについて、定量的に効果を試算した結果を、表 1.2-1 に示す。試算結果では、市場創
出効果（国内）だけでも、２０１０年に３６,５６０百万円、２０２０年に２２７,４００百万円、２
０３０年に４７８,８００百万円となり、投資額を大きく上回る。従って、費用対効果は十分である。
表 1.2-1 ダイヤモンド極限機能プロジェクトに係る省エネ、市場及び雇用創出効果
年
放電灯陰極
市場規模
2010
2020
高周波トランジスタ
6000 台/年
100 千台/年
普及率
12 ％
20 ％
10 ％
成功率
10 ％
10 ％
10 ％
省エネ効果
0.８０ 万 Kl/年
4.27 Kl/年
0.068 万 Kl/年
市場創出（ダイヤ分）
167
億円
１８０
億円
１８.６
億円
雇用創出（ダイヤ分）
487
人
３６０
人
１２７
人
15000 台/年
43 億本/年
普及率
30 ％
40 ％
30 ％
成功率
10 ％
10 ％
10 ％
省エネ効果
19.4 万 Kl/年
市場創出（ダイヤ分）
1296
億円
雇用創出（ダイヤ分）
3789
人
70.1 億本/年
21.34 Kl/年
６００
１８００
2274 億円
人
２５８５
人
８１74 人
15000 台/年
1000 千台/年
10 ％
10 ％
10 ％
雇用創出（ダイヤ分）
10285
人
32.01 Kl/年
７２
０
２７００
3
万 Kl/
年
億円
成功率
億円
974 人
３７８
50 ％
3518
365.6 億円
億円
60 ％
市場創出（ダイヤ分）
万 Kl/
年
20.01
50 ％
43.90 万 Kl/年
0.87
0.610 万 Kl/年
普及率
省エネ効果
Total
300 千台/年
市場規模
市場規模
2030
１６.６ 億本/年
ナノ加工用電子源
万 Kl/
年
3.387 万 Kl/年
47.29
億円
５５０
億円
4788 億円
人
３７６１
人
１６７46 人
2. 事業の背景・目的・位置づけ
2.1 事業の背景
冒頭に述べたとおり、国の施策として「経済活性化のための研究開発プロジェクト」（フォーカス
２１）が平成１５年度から開始された。フォーカス２１は、「産業競争力の強化と経済社会の持続的
発展に不可欠な重点分野」であるライフサイエンス分野、情報通信分野、環境分野、ナノテクノロ
ジー・材料分野の４分野において、比較的短期間に実用化が見込まれるプロジェクトに集中して予算
を投入し、経済活性化につながる実用化研究開発を重点的に行うことを目的としている。なかでも、
ナノテクノロジー・材料分野は、「我が国の材料産業の競争力を強化し、また経済の持続的発展に寄
与する基盤技術を創製することで、新たな高付加価値材料産業を構築し、我が国の産業競争力の向上
を図る。」という認識で位置づけられ、早期の技術開発が求められている。
ナノテクノロジーや新素材を活用したエネルギー使用合理化は、世界経済の発展に不可欠な取り組
みとなっているが、ダイヤモンドはその高耐電圧や高熱伝導などの優れた半導体特性から、広い用途
でこの目的に適合する可能性を有している。
ダイヤモンドは１９８１年に我が国において、メタンなどのガスから再現性良く合成できる気相合
成法が確立されて以来、電子分野にその用途が開拓されてきた。中でもダイヤモンドに不純物をドー
ピングして導電性を付与したダイヤモンド半導体はその優れた物性から既存半導体材料に比し理論的
に高性能が予測されてきたが、①高品質で大型の単結晶基板材料の合成・加工技術が存在しなかった
こと、②実用的なｐ、ｎ形半導体の伝導制御が未確立であること等のため、ダイヤモンド半導体の産
業化は遅々として進まなかった。
しかしながら、近年、我が国において１６ｍｍ径ダイヤモンド単結晶合成に成功する等、これまで
の課題克服に大きなブレイクスルーがあったことから、今後、我が国に留まらず、世界中でダイヤモ
ンド半導体の産業化が加速されることが見込まれる。その中で我が国の産業競争力強化のため、世界
に先駆けて電子分野におけるダイヤモンド半導体の実用化に向けた技術を確立する必要がある。
2.2 事業の目的
我が国発のダイヤモンド合成技術を早期に産業化に繋げるため、本プロジェクトにおいては、産学
官の叡知を結集し、ｐ、ｎ形半導体のドーピングや界面制御等による伝導制御技術を確立するととも
に、最も早期の市場創出が期待できる放電灯や電子源、高周波トランジスタ等のダイヤモンドデバイ
スの試作評価のための技術を開発することにより、環境負荷低減のための省エネルギーに資する。
2.3 事業の位置付け
2.3.1 国の施策における位置付け
本事業は、冒頭でも述べたように、ナノテクノロジープログラムの基本計画をベースに、「経済活
性化のための研究開発プロジェクト」（フォーカス２１）として推進していく。
また、本事業のフォーカス２１の中の位置づけは、「競争力強化等の観点から極めて重要な研究開
発であり、技術的なリスクが高く国が取り組むべき課題であって、５年程度で新たな市場が期待され
るもの」となっており、期間が３年程度のＮＥＤＯ事業として実施されるが、その成果の実用化のた
め、関連する研究開発事業を各参加企業の自己負担でもって同時進行的に実施する。
従って、本原簿で記述されるＮＥＤＯ事業の中で、ダイヤモンド半導体の伝導制御技術を確立し、
次に、ダイヤモンド半導体を用いたデバイスである放電灯陰極、ナノスケール加工用電子源、高周波
トランジスタの開発と、その試作評価による性能検証までを実施する。
一方、本原簿では詳しく記述されないが、本研究開発においては、具体的には、成果の実用化に
向けた、実施者による以下のような取組を求める。
4
・ デバイス用基板量産化技術の研究開発、放電灯、電子源、高周波トランジスタ等への実用化研究
開発を同時並行的に実施し、早期実用化を図る。
なお、適切な時期に、実用化・市場化状況について検証する。
2.3.2 ダイヤモンド材料技術開発の流れにおける位置付け
ダイヤモンドのエレクトロニクスへの適用について、この２５年間の技術進展は以下の通りである。
１９８０年～１９８４年
気相合成技術の確立、超高圧による単結晶合成技術確立
１９８５年～１９８９年
エピタキシャル成長、気相合成によるｐ形ドーピング確認、ＦＥＴの
基本動作確認
１９９０年～１９９４年
電子放出現象の確認、ＳＡＷフィルタや歪みセンサ等の受動デバイスの
動作確認
１９９５年～１９９９年
ｎ形ドーピング技術完成、高品質エピ技術確立
ＮＥＤＯ事業として、１９９８年からは、「炭素系高機能材料技術の研究開発（フロンティアカー
ボン）」プロジェクトが開始され、５年間の研究開発期間で、大型単結晶の作製、ナノレベルのエッ
チング加工技術、大面積多結晶膜技術、ダイヤモンドからの電子放出の確認、などが進展した。本プ
ロジェクトも、その技術成果を継承する。
今後も、経済産業省の技術戦略マップ（２００６年版、p144）に記載されているように、２０２０
年にはパワーデバイスへの適用が開始されると見込まれており、このための素材、半導体化ならびに
接合技術、プロセス技術、設計技術等を検討して行く必要がある。
本プロジェクトは、上記の本格的な電子デバイスの実用化という、大きな市場を目指した開発の途
中段階として、実用製品を生み出すことと、電子デバイスへのアプローチを進めるという位置付けに
なる。従って、単にトップデータを目指すだけでなく、実用特性の評価、コストを見据えた素材やプ
ロセスの選択、共通的な基盤技術醸成等を進めることを意識した。
2.3.2 その他の新材料と比較したときの位置付け
他の新材料と比較したとき、ダイヤモンドの位置付けは以下の様に示すことが出来る。
①ダイヤモンド電子放出デバイスの場合
ダイヤモンドはワイドバンドギャップであることから、負性電子親和力（ＮＥＡ）の可能性が示さ
れており、これが達成されれば、他の材料にない優れた特性が実現される。
具体的には、金属その他の半導体材料及びカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）と比較したとき、ダイ
ヤモンド材料の特性には、以下のような特長がある。
・負性電子親和力（ＮＥＡ）の実現で、他材料では実現不可能な低電圧の電子放出を、平面からも
実現。
・ＣＮＴに匹敵する先鋭化を実現することで、大きな電界集中効果で低電圧化を実現する。
・ダイヤモンド表面は酸化物が生成しないことから、表面状態の劣化が小さく、安定な電子放出を
実現。
・微細なアレー化したマルチ電子源の実現で、大電流や面放出型電子源が可能となる。
一方、これらのダイヤモンドの優れた特長を活かすために、解決すべき技術課題は以下の通り。
・ＮＥＡが確実に実現できる表面構造の確定
・ｎ型の抵抗値低減
・低抵抗オーミック接触の実現
・高精度の nm 加工技術（マルチアレー化への対応）
本研究開発では、これらの技術課題の解決に取り組む。
5
②
ダイヤモンド半導体デバイスの場合
ダイヤモンドの物性を、その他の材料と比較すると、表２－１となる。
表２－１：各種半導体材料の物性比較
ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞ
GaN
6H-SiC
5.5
3.4
2.9
ﾊﾞﾝﾄﾞｷﾞｬｯﾌﾟ(eV)
5.5
9.5
10
誘電率
20
1.5
5
熱伝導率（W/cmK)
2000
900
500
移動度
電子
正孔
2100
150
70
（cm2/Vs)
7
2.7
2.5
2
飽和電子速度(10 V/cm
20
40
破壊電界EB（105V/ｃｍ） 100
GaAs
1.4
12.8
0.5
8500
400
2
4
Si
1.1
11.8
1.5
1500
450
1
3
また、これらの物性を総合して各種の応用に対する適合性を比較したのが表２－２である。
表２－２：各種半導体材料の性能指標比較
ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞ
GaN
6H-SiC
95
17
26
Johnsonの性能指標
31
2
5
Keysの性能指標
23000
1400
670
Balgaの性能指標
GaAs
26
0.4
15
Si
1
1
1
以上の比較からは、大電力高周波デバイスやパワースイッチングデバイスなどの応用分野で、ダイ
ヤモンドは現状の材料に比較してデバイス性能の向上が期待できる。また、ダイヤモンドは表面構造
を制御することで、表面に電気伝導層を形成することが可能である。伝導領域が極めて薄いことから、
これを制御して電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）としての動作は既に報告されていた。
現実的にはダイヤモンド半導体デバイス化には様々な技術課題が残っており、すぐに適用できる範
囲は限られている。多くの技術課題の中で重要度の高い項目は以下に示す通りである。
・ｐ、ｎ形共にエネルギー準位が深く、室温における抵抗値が高い。
・低抵抗オーミック接触の実現。
・絶縁膜の高性能化と界面特性の改善
・通常のプロセスが可能なサイズの単結晶（もしくは擬単結晶）基板の実現。
本研究開発では、これらの技術課題の解決に取り組む。
6
「ダイヤモンド極限機能プロジェクト」事業原簿
Ⅱ．研究開発マネジメントについて
7
Ⅱ．研究開発マネジメントについて
1. 事業の目標
ナノドーピング技術とナノ表面界面技術を開発することによってダイヤモンド半導体の伝導制御技
術を確立し、ダイヤモンド半導体を電子材料として実用的なレベルに高める。また、それらを実証す
るため、ダイヤモンド半導体を用いたダイヤモンドデバイスである放電灯陰極、ナノスケール加工用
電子源、高周波トランジスタの開発を行うとともに、試作評価によってその性能を検証する。
2. 事業の計画内容
2.1 研究開発の内容
上記目標を達成するために、以下の研究開発項目について研究開発を実施する。
① 伝導制御技術の確立
１）ナノドーピング技術の開発
２）ナノ表面界面制御技術の開発
② ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価
１）放電灯陰極
２）ナノスケール加工用電子源
３）高周波トランジスタ
研究開発の実施機関は、平成１５年度から平成１７年度の３年間とする。
各研究開発項目の詳細を以下に示す。
研究開発項目①「伝導制御技術の確立」
（研究開発の必要性）
ダイヤモンド半導体を実用化するには、室温で電気抵抗が充分低いｐ、ｎ形半導体を合成する技術
が不可欠であるが、現状のダイヤモンド半導体は、特にｎ形半導体において室温での電気抵抗が１０
５Ω・ｃｍ以上と非常に高い。これは、ダイヤモンドをｎ形半導体にするために必要な不純物元素が
結晶中に少量しか取り込まれないこと及び活性化効率が低いことによるもので、ダイヤモンドの電気
抵抗を下げるためには合成装置の改善や合成条件の高度化の必要がある。このため、ｎ形半導体また、
ｐ形半導体において、デバイス特性を向上させるために抵抗率をより低減することが実用化の課題と
なっているが、表面や界面の原子配列の乱れや表面準位と呼ばれる原子レベルの欠陥もキャリアの損
失や電子放出特性の低下をもたらす。これらを解決するには、ダイヤモンドの結晶内に原子配置を制
御しながら不純物を導入するナノドーピング技術及び表面原子配列を制御して表面からの電子放出特
性を向上させ、金属電極等との界面でのキャリアの損失を減少させる総合的なナノ表面界面制御技術
を開発する必要がある。
実用化のために必要な伝導制御技術は、放電灯陰極に対してはｐ，ｎ形半導体の抵抗率の低減、オー
ミック接合の低抵抗化、表面電子親和力の制御である。また、ナノスケール加工用電子源に対しては
ｎ形半導体の抵抗率の低減、オーミック接合の低抵抗化、表面電子親和力の制御であり、高周波トラ
ンジスタに対してはｐ形半導体の抵抗率の低減、オーミック接合の低抵抗化である。
（研究開発の具体的内容）
（１） ナノドーピング技術の開発
8
ダイヤモンドの伝導特性を改善するために、正孔や電子を供給する不純物元素を完全性を高めたダ
イヤモンド結晶中に最適な構成で導入することによって取り込み効率と活性化効率を改善し抵抗率を
低減させる手法を確立する。具体的には２種類以上の不純物元素を同時にドーピングする技術や、
ドーピングを行う領域を限定する技術を開発する。
（２） ナノ表面界面制御技術の開発
ダイヤモンド結晶表面に関しては、表面ダメージの少ないリモートプラズマ等による表面原子終端
技術の開発を中心に、熱処理法や溶液を用いる新しい終端技術を開発する。また、電子放出デバイス
に必要なナノ表面制御技術を確立するために、電子親和力の評価によって電子親和力と表面ナノ構造
との相関を明らかにする。さらに、各種金属電極や絶縁層との界面状態を制御するために、イオン技
術による界面形成技術等により低抵抗接合を開発する。
（達成目標）
ダイヤモンド半導体の実用化に向けて以下の材料特性を実現する。
（１）ナノドーピング技術の開発
① ｐ形ダイヤモンド半導体については、室温で抵抗率 0.6 Ωcmを実現する。
② ｎ形ダイヤモンド半導体については、室温で抵抗率 500 Ωcm を実現する。
（２）ナノ表面界面制御技術の開発
① ｐ形ダイヤモンドと金属のオーミック接合において、１０―５Ω・ｃｍ２以下の実用的な低抵抗
接合を実現する。
② 電子親和力と表面ナノ構造との相関を解明し、負性電子親和力発現の条件を明らかにする。
（目標値の設定理由）
オーミック接合については、ダイヤモンド材料が GaN, SiC 等の材料と比較して、劣っていた特
性である低抵抗接合は、同レベルを目標とした。
抵抗率については、ダイヤモンド材料の可能性を定量的に評価するパラメータとして採用した。従
来レベル（ｐ形：数十Ωcm、ｎ形：105Ωcm）と比較して、あえて高い目標を設定して、ダイヤモンド
材料の可能性を積極的に開拓することを企図した。
研究開発項目②「ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価」 １）放電灯陰極
（研究開発の必要性）
近年、パソコン等の増加に伴いディスプレイ向け光源の消費が大きく伸びており、液晶ディスプレ
イ等に用いられるバックライト放電灯も年率数十％と際だった伸張を示している。今後も、パソコン
用に加えて平面ＴＶ向けに需要の急拡大が見込まれており、競合技術であるプラズマディスプレイ等
との差別化のためにも、より一層の低消費電力化（高効率化）が求められている。このような状況に
おいて、現在のバックライト放電灯の発光効率（３０－４０ｌｍ／Ｗ）をさらに向上させるためには、
陰極での電力損失を低減することが有効であり、放電時の陰極降下電圧低減がポイントである。ダイ
ヤモンドはそのワイドギャップ特性に由来する負或いは極小の電子親和力と、炭素自身の耐スパッタ
特性から、現状の陰極（Ｎｉ）における陰極降下電圧（約１４０Ｖ）を大幅に低減できる可能性があ
る。一方で、放電灯陰極としての機能実証のためには、表面電子状態制御や伝導度の制御、さらに放
電特性とそれらの相関解明が必要であり、現行の薄膜形成と同等のコストが見込める電極上への多結
晶膜形成及びこれを用いた検証等を実施していく必要がある。
（研究開発の具体的内容）
ダイヤモンドを用いた放電灯陰極の実用化可能性実証のため、以下の試作と評価を実施する。
（１）ダイヤモンド膜の放電特性を実用化判断に必要な放電ガス条件、表面処理条件で評価する技術
9
を開発し、研究開発項目①、（２）における電子親和力と表面ナノ構造との相関に関する知見を適用
し、放電電圧低減の可能性を検証する。
（２）放電灯陰極に必要な電極上へのダイヤモンド多結晶膜形成技術を検討し、（１）の結果を適用
するとともに、研究開発項目①、（１）における単結晶での伝導制御技術の適用を図り、放電時の陰
極降下特性を検証する。
（３）多結晶ダイヤモンド膜陰極を適用した放電灯の機能試作・評価を行い、課題を抽出する。
（達成目標）
（１）ダイヤモンド膜の放電特性と希ガス並びに関連ガスの組成・圧力条件及び表面処理条件との相
関を解明し、放電電圧低減のための指針を明らかにする。
（２）多結晶ダイ陰極材料（Ｎｉ）より３０％以上低減し、１００Ｖ以下を実現する。
（３）多結晶ダイヤモンド膜陰極を適用した放電灯の機能試作と評価を行い、プロセス・構造・性能
等における実用化への課題抽出を行う。
長寿命化
140
100
[V]
50
現状
Mo
Ni
目標（30%低減）
低消費電力化
陰極降下電圧
（目標値の設定理由）
ダイヤモンドは、現状の陰極材料（Ni および Mo）に
比較して、電子放出効率が高く、放電ガスのスパッタ率
が低く長寿命と予測されている。Ni や Mo よりも有意
に大きい陰極降下電圧低減が見込めることが製品化の鍵
と考え、目標を設定した（標準的な放電灯で 10%の省
エネがユーザの要求）。これは、陰極降下電圧を 30％以
上低減し、100V 以下にする必要であることから目標値
として定めた（図 2.1-1 参照）。
最終達成値（65%低減）
ダイヤモンド
0.5
1.0
スパッタ率 ［atoms/ion （Ar+）］
図 2.1-１
図1.2-1 競合材料との比較
研究開発項目②「ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価」 ２）ナノスケール加工用電子源
（研究開発の必要性）
ダイヤモンドは負性電子親和力等の特性から、低電圧大電流の電子源として、電子ビーム露光、マ
イクロ波管、集積真空管型デバイス等ヘ応用されることが期待されている。中でも電子ビームによる
露光技術は５０ｎｍ以下の加工が可能であることが実証されており、２０１０年頃のＬＳＩ製造技術
として期待されている。しかしながら、現状の電子ビーム露光技術は、１枚の半導体ウェハに微細パ
ターンを描画加工するのに数１０分から数時間を要し、量産技術には遠いレベルにある。これはまず、
加工に用いられる電子ビーム量が乏しいことにある。現在のタングステン系及びランタン系電子源は、
一個の電子源からのみの電子ビームが加工に用いられており、電子源からの電子放出量は最大数百μ
Ａである。
ダイヤモンド電子源が低温低電圧で電子を放出できる利点を活かして電子源の集積化を図ることに
より、また一個あたり１ｍＡまで電子放出を可能とすることで、現状の最大加工速度を１０倍以上に
することが可能である。
このため、ダイヤモンドのナノスケール加工用電子源に必要な加工技術などを確立し、実用的性能
が発揮できることを確認するとともに、ナノスケール加工用電子源においては、真空中での引出し電
圧の低下や電子ビーム電流量の向上が必要である。
（研究開発の具体的内容）
ナノスケール加工用電子源の開発は、ダイヤモンド基板上に集積化されたナノサイズの先端を有す
る電子源を試作し特性を評価して行う。まず均一な形状のダイヤモンドの先端を形成する技術の確立
が必要であり、次に集積化に適し分割制御が可能な電極形成技術を開発する。そして研究開発項目①
の成果を適用して低電圧大電流を可能にする電子源を試作し、その特性を評価する。
10
（１）ダイヤモンドを尖鋭な同一形状に加工する技術を開発するとともに、先端形成のメカニズムを
解明し、自己犠牲マスクの材質と最適形状の設計、形状均一性を改善して、イオン加工技術の安定化
を検討する。
（２）ダイヤモンド電子源の先端に充分電流を供給し、電流の分割制御を可能にする集積化電極の設
計、形成技術を開発する。ダイヤモンド電子源の先端に可能な限り電極を近づけるためのイオン注入
による電極形成技術や先端形成されたダイヤモンド基板上の電極加工技術を開発し、各先端からの電
子放出電流の均一化を図る。
（３）集積化されたダイヤモンド電子源の電子放出特性を評価する技術を開発し、性能を検証する。
（達成目標）
（１）１平方ミリメートルの範囲に１００個以上のダイヤモンド電子源を、５０ｎｍ以下の先端半径
と１０％以内の高さ均一性で形成する。
（２）１平方ミリメートルの範囲にダイヤモンドの先端を有する電子源が１００個以上集積化され、
電流の分割制御が可能な電極が配線されたダイヤモンド電子源を試作し、８０％以上のダイヤモンド
先端を３０％以内の電流均一性で制御できることを可能にする。
（３）試作した１平方ミリメートルの範囲に集積化し配列したダイヤモンド電子源の性能を評価し、
合計１００ｍＡの電子ビームを、３００Ｖ以下の引出し電圧で取り出せることを検証する。
（目標値の設定理由）
電子線放出素子（エミッター）の材料として、現状で最も大きな放出電流が得られるのは、ランタ
ン系材料（LaB6）やタングステンに被覆した材料（BaO/W）である。ダイヤモンドは、負の電子親和
力を持つことから、更に大きな放出電流が得られると予測される（図 2.1-2 太線三角領域）。このた
め、ランタン系材料等の面電子源（エミッタアレイ）における放出電流の上限値を目標と定め
（100mA/mm2）、これを上回ることでダイヤモンドの優位性を確認し、製品化の見極めを行った（図
2.1-2 参照）。均一な電子放出を行うために、エミッター形状の均一性と、ダイヤモンド電子源を試
作して、電子放出を安定化するという目標を加えた。
なお、前記最終目標を達成すると、点電子源（Single Point Emitter）においても、電子ビームが
ナノメータまで絞ることが可能で、従来に無い大電流が得られる（図 2.1-3）。この特徴を活かし、
超微細加工ができる高速電子描画装置等への展開が期待できる。
103
放
出
電
流
(A)
102
101
100
最終達成値
10-3
μ
m
LaB6、BaO/W
(熱陰極型)
目標値
-1
10
10-2
100
100mA@1mm2
ﾋﾞ
｜
ﾑ
ｻ
ｲ
n
ｽﾞ
n型ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞ
（冷陰極型）
W(熱陰極型)
10-4
10-5
Si, CNT
10-6
10-7
10-8
10-6
10-4
100
10-2
102
放出面積 (mm2)
10
1
100
従来領域
LaB6
新領域
(熱陰極型)
ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞ
↓
10
1
(冷陰極型)
W(熱陰極型)
最高のポテ
ンシャル
ZrO/W (熱電界型)
0.1
104
10-12
図2.1-2 面電子源（エミッターアレイ）の比較
10-10 10-8
10-6
ﾋﾞｰﾑ電流
図2.1-3 点電子源
11
10-4
研究開発項目②「デバイス試作評価技術の開発と試作評価」３）高周波トランジスタ
（研究開発の必要性）
情報通信の高速・大容量化へ向けた社会インフラ整備のためには、光ファイバに代表される有線通
信網だけでなく無線通信網の活用が必要であり、そのためには現状あまり使われていない１０ＧＨｚ
以上の高周波帯域が活用できる機器の充実が不可欠である。高周波無線情報通信の発信側では高い電
力を担う増幅器を要するが、既存のガリウムヒ素などを使った増幅デバイス（高周波トランジスタ）
は、放熱性や絶縁破壊電圧、誘電率に由来する制約により個々の素子が担える電力が小さいために配
線が複雑化し、高周波回路設計が困難である。
この問題を回避するには、物質中最高の放熱性と高い絶縁破壊電圧及び低誘電率を兼ね備えるダイ
ヤモンドを用いた高周波トランジスタの開発が急務である。例えば、電荷注入が容易で、高耐圧性が
活かせるｐｉｐ構造（ｐはｐ形半導体ダイヤモンド、ｉは真性半導体ダイヤモンドを表す。）を有す
るトランジスタでは、空間電荷制限電流モードで動作し、大きな電流が得られる。半導体として究極
の特性を有するこのようなトランジスタを実現すれば、将来的には宇宙通信やマイクロ波によるエネ
ルギー送電にも活用できる。さらに、実用化へ向けた量産性を考慮するとリソグラフィーなどの微細
加工工程に馴染む、平坦性と大口径を備えたダイヤモンド半導体ヘテロエピタキシャル基板上のトラ
ンジスタ作製技術の確立が最重要課題である。また一方で、半導体ダイヤモンドのポテンシャルを実
証するために、単結晶基板上にトランジスタを試作･評価し、その特性を見極める必要がある。
（研究開発の具体的内容）
ダイヤモンドを用いて、高周波無線通信用増幅器に適用可能な高周波トランジスタを試作・評価し、
実用性能を検証する。具体的には、以下の３つの開発項目を合わせて、高周波トランジスタを形成す
る技術を確立する。
（１）ヘテロエピタキシャルダイヤモンドを基材としたデバイス作製：高周波トランジスタの実用化
を促進するために、シリコンなどの安価な高品質単結晶上に作製した、高品質で大面積の半導体デバ
イス用のヘテロエピタキシャルダイヤモンド基板を用いて、ｐｉｐ構造の高周波トランジスタを試作
し、実用性能を検証する。
（２）単結晶ダイヤモンドを基材としたデバイス特性の検証：単結晶ダイヤモンドを基材としてダイ
ヤモンド高周波トランジスタを試作し、ダイヤモンド半導体による高周波デバイスの特長を明確にす
る。
（３）デバイス作製技術の検討とデバイス構造の最適化：ダイヤモンドを微細加工して、高周波トラ
ンジスタを作製するためのプロセス技術を開発する。まず、高周波動作に不可欠なトランジスタ特性、
特に相互コンダクタンスを高めることを目的として、高濃度ボロンドープダイヤモンド層を所定領域
に形成する技術を確立するために、イオン注入や選択的エピタキシャル成長技術を検討する。また、
ゲート絶縁構造を形成するために、新規に絶縁膜を探索し、ＣＶＤや電子ビーム蒸着等のプロセス条
件や蒸着後の熱処理法等を検討・改善する。さらに、デバイスの微細化・集積化に伴って発生する
種々の技術問題（例えばチャンネル下部の基板に注入されるパンチスルー電流の発生や高周波マッチ
ング等）を抑制・回避するために、試作したデバイスの特性をシミュレーションによって解析し、素
子構造を最適化する。
（達成目標）
（１）ヘテロエピタキシャルダイヤモンド基板を用いて、２５ｍｍ径以上の基板領域に、ｐｉｐ構造
を有する高周波トランジスタを試作し、出力特性及び作製コストを検証した上で、実用化のための課
題を抽出・解決する。
（２）単結晶ダイヤモンド基板を用いて周波数４０ＧＨｚ以上の高周波トランジスタを試作・検証す
る。
（３）ダイヤモンド高周波トランジスタの作製プロセス技術を確立し、従来のダイヤモンド半導体デ
12
バイスと比較して、ｐ形ダイヤモンド層の抵抗率及びゲート絶縁耐性を１桁以上向上し、各々、５×
１０―３Ωｃｍ、３×１０６Ｖ／ｃｍを得る。
（目標値の設定理由）
ダイヤモンド電子デバイスとして、プロジェクト開
始時点で最も実用化が有望な高周波トランジスタを取
り上げた。ダイヤモンド高周波トランジスタの性能を
見極めるために、表面蓄積層を用いた MISFET の開発
100
100
（早稲田大学）と、構造は類似しているが、量産を見
60
60
40
40
fmax[GHz]
[GHz]
fmax
据えた pip 構造の２種を類取り上げ、相互の連携を取
りながら開発を実施した。
競合材料である GaN や SiC と比較しても、ダイヤモ
目標値
目標値
10
10
4H-SiC
4H-SiCMESFETs
MESFETs
AlGaN/GaN
AlGaN/GaNHEMTs
HEMTs
Diamond
DiamondMISFETs
MISFETs
ンドのポテンシャルは高いと考えている。このため、
前者（MISFET）については、ポテンシャルを確認する
ために、SiC の最大発振周波数（fmax）と同等であり、
将来的に GaN の凌駕を視野に入れた４０GHz の発振を
11
11
0.3
0.3
図2.1-4
図2.1-4
目標とした（図 2.1-4 参照）。また後者（神戸製鋼）
0.2
0.2
GG
tt LLength
th
[[ ]]
Gate
LLength
th[µm]
Gate
[µm]
0.1
0.1
他のデバイスとのf
の比較
他のデバイスとのfmax
maxの比較
は、製品化のために必要な要素技術や特性を最終目標として設定した。
以上の各研究項目別に、スケジュールと予算の推移を示す。
（金額の単位は、百万円）
研究開発項目
①伝導制御
ナノドーピング技術の
技術の開発
開発
平成１５年度
平成１６年度
平成１７年度
合計
１１２
１２２
１３２
３６６
９３
１０１
１４８
３４２
１５０
１６８
１５１
４６８
１４７
１６７
１１１
４２５
１８５
１５０
１７５
５１０
１８
１７
１７
５２
７０７
７２５
７３３
２１６５
ナノ表面界面制御技術
の開発
②ダイヤモ
放電灯陰極
ンドデバイ
スの開発と
ナノスケール加工用電
試作評価
子源
高周波トランジスタ
総合調査研究
合計
13
2.2 研究開発の実施体制
2.2.1 実施体制の概要
本研究開発は、ＮＥＤＯ技術開発機構が、単独ないし複数の原則本邦の企業、研究組合、公益法人
等（委託先から再委託された研究開発実施者を含む。）から公募によって研究開発実施者を選定後、
共同研究契約等を締結する研究体を構築し、委託して実施する。（原則、国内に研究開発拠点を有し
ていること。ただし、国外企業の特別の研究開発能力、研究施設等の活用あるいは国際標準獲得の観
点からの国外企業との連携が必要な場合はこの限りではない。）なお、実用化を目的とすることから、
技術力を有する極力少数の企業による、役割分担の明確な開発体制が望ましい。
共同研究開発に参加する各研究開発グループの有する研究開発ポテンシャルの最大限の活用により
効率的な研究開発の推進を図る観点から、ＮＥＤＯ技術開発機構が指名した研究開発責任者（プロ
ジェクトリーダー）独立行政法人産業技術総合研究所ダイヤモンド研究センター センター長 藤森
直治の下で、研究者を可能な限り結集して効果的な研究開発を実施する。
実施体制図を図 2.2-1 に示す。ＮＥＤＯは、産総研と、東芝・住友電工・神戸製鋼およびファイン
セラミックス技術研究組合に、本事業を委託している。このうち、ファインセラミックス技術研究組
合は、代表委託先として企業３社の経費執行状況を検査すると同時に、文献・特許等から関連する技
術動向を調査して、本研究開発に反映させる。また、共同研究先（物材機構、青山学院大学、東北大
学、北海道大学および早稲田大学等）には、同技術研究組合を経由して、本プロジェクト研究開発の
実施を委託している。
（各研究部署の研究員については、参考資料１：研究員リスト参照）
14
NEDO
（ナノテク部）
プロジェクトリ－ダ－
産総研ダイヤ研究センター
産総研
センター長 藤森直治
・伝導制御技術の確立
・ﾅﾉﾄﾞｰﾋﾟﾝｸﾞ技術の開発
ｐ形ダイヤモンド半導体
ｎ形ダイヤモンド半導体
・ﾅﾉ表面界面制御技術の開発
オーミック接合
負性電子親和力発現条件（測定評価）
〔ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞ研究ｾﾝﾀｰ〕
プロジェクト推進会議
・委員長：藤森 PL
・オブザーバ：４名（外部委嘱委員）
NEDO より直接委託
ＦＣＲＡ
＊
・代表委託先
共同研究
東芝
住友電工
神戸製鋼
・ダイヤモンドデバイス
の開発と試作評価
・放電灯陰極
〔研究開発ｾﾝﾀｰ〕
・ダイヤモンドデバイ
スの開発と試作評価
・ﾅﾉｽｹｰﾙ加工用
電子源
〔半導体技術研究所〕
・ダイヤモンドデバイ
スの開発と試作評価
・高周波ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀの
開発（pip型）
〔研究開発本部〕
共同研究
共同研究
共同研究
共同研究
物材機構
東北大学
青山学院大学
北海道大学
早稲田大学
・ナノドーピン
・ナノ表面界面
・ナノ表面界面
・電荷キャリ
・高周波ﾄﾗﾝｼﾞ
グ技術開発ﾞ
制御技術開発
制御技術開発
ア挙動測定と
ｽ ﾀ の 開 発
・ｎ形ダイヤモ
・負性電子親和
・負性電子親
結晶評価
（MISFET）
ンド半導体）
力発現条件（測
和力発現条件
定評価）
（電気特性）
研究開発項目②
（応用開発）
研究開発項目①
（基礎研究）
事務局
＊：FCRA は「ファインセラミックス
技術研究組合」の略称。
図 2.2.1-1 研究開発実施体制図
15
2.2.2 各実施機関の連携
本事業では、産総研・大学・民間企業等が参画して、ダイヤモンド半導体材料の基礎研究と応用開
発の両方に取り組んだ。基礎研究（研究開発項目①）の成果を、応用開発（研究開発項目②）の基盤
技術として活用すると同時に、応用開発の進捗に伴って発生した課題解決を、基礎研究側で参画した
機関が支援して解決するなど、両者が密接に連携した。
その連携状況について、表 2.2.2-1 にまとめた。
表 2.2.2-1 基礎研究テーマと応用開発テーマの連携
研究開発項目②
ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価
担当機関
研究開
発項目
①
伝導制
御技術
の開発
ナノドー
ピング技
術の開発
ナノ表面
界面制御
技術の開
発
高周波トランジスタ
ナノ加工用
電子源
MISFET
pip 型トラ
ンジスタ
東芝
住友電工
早稲田大学
神戸製鋼
△
△
○
△
放電等陰極
ｐ形ダイヤモンド半
導体
産総研
ｎ形ダイヤモンド半
導体
産総研、
物材機構
○
（電荷キャリア測定
と結晶評価）
北海道大学
○
オーミック接合
産総研
負性電子親和力発現
条件
東北大学、
産総研、
青山学院大
学
○
△
○
○
○
・ 産総研は、ダイヤモンド半導体の研究開発について、国内で最も実績が豊富であり、基礎研究を、
中心となって推進する。
・ 物材機構は、世界で始めて n 形ダイヤモンド半導体の合成に成功した実績を、本研究開発に活用
する。産総研と物材機構は、難度の高い目標であるｎ形ダイヤモンド半導体の低抵抗化を実現す
るために、異なった手法で連携をしながら総合的な開発を行う。（参考資料２：図１ ｎ形半導体
（低抵抗化）開発の連携図も参照）
・ 東北大学と青山学院大学は、産総研とともに、それぞれに強みがある評価技術を持ち寄って、負
性電子親和力発現現象のメカニズム解明に取り組む。（参考資料２：図２ 電子放出機構（NEA）解
明の連携図も参照）
・ 北海道大学は、電荷キャリア測定と結晶評価の技術を提供し、本研究開発を支援する。
・ 早稲田大学と神戸製鋼はともに、高周波トランジスタの試作・評価を担当する。早稲田大学は、
MISFET により、ダイヤモンド材料を高周波トランジスタに用いたときの優れた特性を実証し、神
戸製鋼は、pip トランジスタにより、量産性に優れた製造プロセスを実証する。本事業終了後、
両者の成果を融合して、ダイヤモンドによる高周波トランジスタの実用化・事業化を実現する。
2.3 研究の運営管理
2.3.1 プロジェクトリーダー
本事業では、2.2 に前述した通り、研究開発責任者（プロジェクトリーダー）を、産総研ダイヤモ
ンド研究センター長の藤森直治とした。ダイヤモンド材料の研究に２０年以上携わり、また民間企業
で Diamond SAW Filter やダイヤモンドボンディングツール（TAB ツール）を開発した実績から、プ
16
ロジェクトリーダーとして適任である。
本プロジェクトは、産総研・大学・民間企業等が参画して、基礎研究（ダイヤモンド半導体の伝導制御
技術確立）と、応用開発（放電灯陰極、ナノスケール加工用電子源、高周波トランジスタの開発と試
作・評価）の両方に取り組み、しかも、比較的短い３年間の研究期間で、両方の成果を結実させて、
ダイヤモンドデバイスの実用化に目処をつけることが要求されている。従って、基礎研究部門から応
用開発部門への技術移転あるいは情報共有などの実施者間の連携、および、各研究開発項目別の進捗
管理や、各実施者が直面している課題の把握とその対応など、プロジェクトリーダーの果たすべき役
割は大きい。ＮＥＤＯは、プロジェクトリーダーと共同で、円滑なプロジェクト運営と、成果の最大
化に努める。
2.3.2 プロジェクト推進会議
研究開発全体の管理・執行に責任を有するＮＥＤＯ技術開発機構は、経済産業省及び研究開発責任
者と密接な関係を維持しつつ、プログラムの目的及び目標、並びに、本研究開発の目的及び目標に照
らして適切な運営管理を実施する。このため、必要に応じてＮＥＤＯ技術開発機構に設置する技術検
討会等、外部有識者の意見を運営管理に反映させる他、四半期に一回程度プロジェクトリーダー等を
通じてプロジェクトの進捗について報告を受けること等を行う。
このプロジェクト推進会議の開催実績を以下に示す。
表 2.3.2-1 プロジェクト推進会議の開催実績
実施日
場所
議題
第１回
平成１５年８月７日
産総研つくば
研究の近況報告と今後の展開
第２回
平成１５年９月１９日
ファインセラミックス技術
予算配分およびテーマ目標の見直し
研究組合
第３回
平成１５年１２月２４日
住友電工東京本社
基盤技術開発の現状報告
第４回
平成１６年３月２５日
芝公園３２森ビル
電子放出に関する製品化研究と基盤研究の支援
第５回
平成１６年８月６日
虎ノ門１５森ビル
高周波トランジスタ関連の製品開発と基盤技術
の進捗状況
第６回
平成１６年９月２９日
芝公園３２森ビル
ｎ形半導体ダイヤモンドの電子放出機構の解明
第７回
平成１６年１２月２１日
芝公園３２森ビル
中間評価の結果に対する対応およびドーピング
技術開発
第８回
平成１７年６月２０日
第１４森ビル（弁護士ビ
電子放出デバイスの製品化のための課題と対策
ル）
第９回
平成１７年１０月１７日
関西産総研
最終目標値に対する現況報告およびプロジェク
ト全体への貢献
第 10 回
平成１８年１月１２日
第１４森ビル（弁護士ビ
テーマ毎の最終目標値に対する達成度、他部署
ル）
との連携および製品化へのアプローチ
17
表 2.3.2-2 プロジェクト推進会議の委員名簿（実施者）
氏名
担当内容
役職・所属
藤森 直治
委員長
産総研
佐藤 周一
事務局
ﾌｧｲﾝｾﾗﾐｯｸｽ技術研究組合
山崎 聡
委員
産総研ダイヤモンド研究センター総括研究員
大串 秀世
委員
産総研ダイヤモンド研究センター副センター長
酒井 忠司
委員
（株）東芝研究開発センター
主任研究員
佐久間
委員
（株）東芝研究開発センター
研究主務
今井 貴浩
委員
住友電工（株）半導体技術研究所
ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄﾘｰﾀﾞｰ
西林良樹
委員
住友電工（株）半導体技術研究所
主席
小橋 宏司
委員
（株）神戸製鋼所技術開発本部
専門部長
横田 嘉宏
委員
（株）神戸製鋼所技術開発本部
主任研究員
神田 久生
委員
物材機構物質研究所ｽｰﾊﾟｰﾀﾞｲﾔｸﾞﾙｰﾌﾟ
小出 康夫
委員
物材機構物質研究所ｽｰﾊﾟｰﾀﾞｲﾔｸﾞﾙｰﾌﾟ 主席研究員
川原田
洋
委員
早稲田大学理工学部電子・情報生命学科
澤邊 厚仁
委員
青山学院大学理工学部電気電子工学科
教授
安藤 豊
委員
青山学院大学理工学部電気電子工学科
助手
河野 省三
委員
東北大学多元物質科学研究所
金子 純一
委員
北海道大学工学研究科量子ｴﾈﾙｷﾞｰ工学専攻
小巻 邦雄
委員
ニューダイヤモンドフォーラム事務局
尚志
ダイヤモンド研究センター
技術部
センター長
部長
ﾃﾞｨﾚｸﾀｰ
教授
教授
助教授
事務局長（１５年度のみ）
表 2.3.3-3 プロジェクト推進会議の委員名簿（外部有識者）
氏名
担当内容
役職・所属
大橋
弘道
外部委員
産総研 パワエレセンター 副センター長
杉野
隆
外部委員
大阪大学大学院工学研究科電気工学専攻
鈴木
彰
外部委員
立命館大学総合理工学研究機構半導体材料工学
八田
章光
外部委員
高知工科大学電子・光システム工学科
教授
助教授
3. 情勢変化への対応
3.1 加速財源の投入
本プロジェクトのマネージメントにおいては、各テーマの進捗状況に応じて、加速財源を適宜投入
し、成果の拡大を推進した。（下記表 3.1-1 参照）
平成１６年度は、研究開発項目①「伝導制御技術の確立」において、オーミック接合の低効率の目
標（10-5Ω・cm2 以下）の目標を１年半前倒しで達成したため、産総研に温度可変電気特性装置を導
入して、ダイヤモンド半導体材料の新たなデバイス用途の可能性を検討した。同様に、研究開発項目
②「デバイス試作評価技術の開発と試作評価 2) ナノスケール加工用電子源」についても、試作・実
験の進捗が早く、平成１６年度中に、100mA/mm2 の電流値目標を達成するための課題が明確になって
きたため、住友電工にダイヤモンド電子源のビーム収束性評価装置を導入して、その対策を行った。
平成１７年度は、サンプルのユーザ評価を推進するために、住友電工と神戸製鋼に、サンプル作成
とその評価のために、加速財源を投入した。その結果、特に住友電工は、電子源部材のユーザとなる
企業との提携が実現し、実用化・事業化に着手している。
18
表 3.1-1 加速財源投入実績
（百万円）
平成１６年度
平成１７年度
合計
35
0
35
20
26
46
0
19
19
55
45
100
研究開発項目①「伝導制御技術の確立」
（産総研）
研究開発項目②「ダイヤモンドデバイスの開発と
試作評価」
2) ナノスケール電子源
（住友電工）
研究開発項目②「ダイヤモンドデバイスの開発と
試作評価」
3) 高周波トランジスタ
（神戸製鋼）
合計
19
4. 技術委員会評価結果への対応
4.1 技術委員会実施の経緯
本プロジェクトの実施期間が短い（３年）ことから、ＮＥＤＯの評価部門による中間評価は行われ
ない。しかし、プロジェクトの運営管理上、開発期間の中間段階で評価と見直しを実施することが望
ましい。
そこで、ＮＥＤＯナノテクノロジー・材料技術開発部は、当該技術に関する外部専門家・有識者等
によって構成される技術委員会を自ら設置し、プロジェクトの全研究テーマに関する外部評価を自主
的に行うこととし、平成１６年１１月に技術委員会を開催した。
4.2 評価結果の概要
プロジェクト全体としては、目標および計画は概ね妥当であること、研究成果も全体としては十分
であると評価していただいた。
ただし、幾つかの課題点もご指摘いただいた。例えば、特許取得の強化、各機関間連携と役割分担
の明確化、実用化の観点による最終目標値の見直し等である。
本評価の結果、明確になった課題点に対応する前提で、全ての研究開発項目をそのまま継続するこ
ととした。
4.3 評価結果への対応
表 4.3-1
分野
研
究
開
発
マ
ネ
｜
ジ
メ
ン
ト
研
究
開
発
成
果
実
用
化
事
業
化
中間評価における提言とプロジェクト側の対応策
提言
対応策
各テーマの目標値が、デバイス応用上必須
の伝導制御、界面制御の課題、あるいは実
用化上必須の課題であるのか、目標値の見
直しの必要を感じる。
ｐ型ダイヤモンド半導体の目標を、「室温で抵抗率０.６Ω
ｃｍ以下」に変更。（従来：１０１６／ｃｍ３以上のキャリア
密度及び移動度１０００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃ）
基礎研究成果を応用開発へトランスファす
る、あるいは応用開発成果から基礎研究へ
フィードバックする観点から、各研究項目
間での連携をさらに深めて推進する必要が
ある。
負性親和力の解明では、東北大、産総研、東芝及び住友電工
が、技術会議を開催し、情報交換及び試料提供を実施。
ｎ形半導体では、産総研、物材機構および住友電工で技術討
論とサンプル提供を適宜実施。
・pip 高周波トランジスタ（神戸製鋼）の特性評価及び微細
加工を、早大で実施し連携を強化。
実用化に向けて、特許出願の取組みが不足
している。外国特許出願も含めて、戦略的
な取組みが必要である。
ｎ型半導体は、見通しが出てきているの
で、当初なかった低抵抗化を目標の一つに
加えるのはどうか。
ｎ型をや伝導機構及び電子放射機構の解明
などは、従来知見の追認に止まっており、
デバイス特性の飛躍的改善のために、機構
解明と制御技術の構築が望まれる。
ＭＩＳ型高周波トランジスタの開発ボトル
ネックを早期に解決し、次のステップの目
標へつなげることが必要。
高周波トランジスタは、遮断周波数だけで
なく、真にＳｉ、ＧａＮ、ＳｉＣの特性と
比較してダイヤモンドの特性を明確化し、
GaN、SiC を凌駕する開発が必要。
外国出願を強化。０件→３件出願（今後更に増加予定）
ｎ形半導体の目標値を、「室温で抵抗率５００Ωｃｍ以下」
に変更。（従来：１０１４／ｃｍ３以上のキャリア密度）
電子放出機構の解明では、東北大、産総研、住友電工が、情
報交換及び試料提供を頻繁に実施。新機構の解明に成功。
産総研の高品質ｐ形半導体薄膜を導入し、キャリアの移動速
度向上。アルミナの独自成膜法を開発し、絶縁膜の耐電界圧
が向上。ボトルネックを基本的に解決。
測定装置を開発し、出力電力密度が、ＧａＡＳを上回り、高
出力であることを確認。
20
5. 評価に関する事項
5.1 技術委員会開催の日時場所
・平成１６年１１月９日（火）１３時～１８時
・ミューザ川崎セントラルタワー１９階 NEDO 技術開発機構 １９０１会議室
5.2 評価委員
・委員長 横尾 邦義 東北大学名誉教授
・委員
石川 順三 教授 京都大学大学院工学研究科電子工学専攻
・委員
泉
邦和 研究参事 財団法人電力中央研究所
・委員
原
邦彦 専務取締役 （株）日本自動車部品総合研究所
・委員
谷内 利明 教授 東京理科大学工学部第二部電気工学科
・委員
吉田 貞史 教授 埼玉大学工学部電気電子システム工学科
（委員の氏名は、五十音順に記載）
5.3 議事内容
・評価項目については、「研究開発マネジメントについて」、「研究開発成果について」および「実
用化、事業化の見通しについて」について実施した。
・評価方法は、事前に事業原簿を各評価委員に送付し、書類による質疑応答を行った。技術委員会
（中間評価委員会）終了後、再度書面による質疑応答を実施し、評価委員が充分審査した上で評
価が下された。
・評価基準は、NEDO 技術評価部が実施する中間評価および最終評価と同一の方法を採用した。
・技術審査結果は、平成１８年３月に評価委員から提出された。当該結果を、今後の研究開発の参
考資料として、各受託先および委託先へ配布した。
・技術委員会（中間評価委員会）の議事次第を。下表 5-1 に示す。
表 5-1 議事次第（中間評価）
時間
議事内容
発表者
13:00～13:15
審議事項の説明
NEDO 事務局
（ナノテク部）
13:15～13:35
プロジェクトの全体概要
藤森 PL
13:35～14:20
ナノドーピング技術の開発
産総研
山崎総括研究員
14:20～15:05
ナノ表面・界面制御技術の開発
産総研
山崎総括研究員
15:05～15:15
休憩
15:15～17:05
ダイヤモンドデバイスの試作と評価
・東芝 酒井主任研究員
・住友電工 今井主任研究員
・神戸製鋼 小橋専門部長
17:05～17:20
全体に対する質疑
各評価委員
17:50～18:00
審議
21
「ダイヤモンド極限機能プロジェクト」事業原簿
Ⅲ．研究開発成果について
22
Ⅲ.
研究開発成果について
1. 事業全体の成果
前章の第２項に記載（Ⅲ.２｢事業の計画内容｣）の研究計画に基づき、実施した事業全体の研究成果
につき説明する。また、本プロジェクトでは、基盤技術開発が含まれているため、必然的に波及効果
が大きくなる。表 1-1（次頁）に、最終目標に対する成果の概要と達成度および波及効果に関する要約
を記載する。同表より判るように、全ての開発項目において、目標値を上回る成果が得られ、最終目
標値は全て１００％達成した。
1.1 実用化テーマ（研究開発項目②）の成果概要
１）放電灯陰極
液晶ディスプレィの消費電力の 80-90%を占めるバックライト放電灯の省エネを目的に、ダイヤモン
ド薄膜放電灯陰極の開発を実施した。既存陰極材料(Mo)にボロン(B)ドープ多結晶ダイヤモンド膜をコ
ーティングすることにより、目標とした 30%以上の陰極損失低減を達成した。具体的には、放電陰極
の損失を示す陰極降下電圧を既存陰極(約 140V)に対して、目標とした 100V 以下(90V)まで低減し
た（図 1-1 参照）。さらに、膜の作製・処理条件を詳細検討し、放電ガス組成を開発することで、陰極
降下電圧を最高で 50Ｖ以下まで低減できることを実証した。これにより、目標値の 30%を大幅に凌駕
する 65％までの陰極降下電圧低減を達成した。さらに、ダイヤモンド陰極を用いて、放電管の試作と
機能検証を行い、封止型放電管での点灯電圧の低減と初期的な経時特性を実証した。さらに、市販の
バックライトと同様形状の封止型放電管での点灯動作を実証した（図 1-2 参照）。多結晶ダイヤモンド
膜のコーティングによるコスト上昇は量産時を想定すれば、限定的であり、電流値の増大、長期信頼
性などの課題をクリアしていくことによって実用化が期待される。
図1-2 蛍光体塗布型プロトタイプと発光の状況
図 1-1 ダイヤ膜と従来材料（Mo）を対向させた場合の測定例
２）ナノ加工用電子源
リンドープ（ｎ形半導体）とホウ素ドープ（ｐ型半導体）したダイヤモンド単結晶基板を、SiO2 系
等のマスクを用いたドライエッチング法を用い、均一な先端径（目標値：50nmφ以下、達成値：30 nm
φ以下）と高さ（目標値：１０％以内、達成値：４％以内）で先鋭加工することに成功した。さらに、
SiO2 の絶縁層にゲート電極を形成し、エミッタアレイを作製した（図 1-3 参照）。エミッタの集積化や
ダイヤモンド
エミッタ
ゲ－ト電極
1mm 2 の合計電流
1200
1000
p型
800
ｎ型
600
ｐ型：H17年10月
ｐ型：H18年3月
400
ｐ型：H18年1月
200
0
23
←
目標値
ｐ型：H17年10月
ｎ型：H17年3月
0
図 1-3 ダイヤモンドエミッタアレイ
ｎ型：H18年3月
500
1000
2
電流密度（mA/mm ）
図図．大電流化の進展
1-4 放出電流の増加経緯
1500
表 1-1 成果の概要と達成度および波及効果
開発項目
伝
導
制
御
技
術
ナ
ノ
ド
｜
ピ
ン
グ
ナ
ノ
表
面
界
面
研究開発成果概要
達成度
波及効果
P 形ダイ
ヤモンド半
導体
室温で０．６Ωｃｍの比抵抗を実現する。
ホール効果測定でｐ型を示し、目標値を超える比抵抗を実
現(0.1Ωcm)。
100%
ｎ形ダイ
ヤモンド半
導体
室温で５００Ωｃｍの比抵抗を実現する。
室温で目標値以下の 60Ωcm の比抵抗を達成（111）面。
100%
オーミック
接合
ｐ型ダイヤモンドと金属のオーミック接合において、１０―５Ω・ｃｍ２以下の
実用的な低抵抗接合を実現する。
Ti/Pt/Au 金属電極を用いることにより、数値目標以下の低
抵抗接合を達成。
100%
良好なショットキー接合、pn 接合
（（100）面）作製にも成功。
電子親和
力と表面
ナノ構造と
の相関
電子親和力と表面ナノ構造との相関を解明し、負性電子親和力発現の
条件を明らかにする。
ダイヤモンド表面を水素終端することが、負性電子親和力
の発現条件であることを明らかにした。さらに、伝導タイプ
が異なっていても、電子親和力がほぼ-1.1eV であること
を、世界で初めて測定した。
100%
高濃度リンドープに起因する電界
放射機構を解明。（ナノスケール加
工用電子源の高出力化に大きく寄
与。）
100%
リンドープｎ型エピ膜（物材機構が
成膜）を用いてショットキーダイオ
ードを試作し、リンドナーの活性化
率はほぼ１と高く、加熱によるｎ型
熱陰極の可能性が得られた。
(1)1 平方ミリメートルの範囲に 30nm の先端半径を有する
100 個のダイヤモンド電子源を、4%の高さ均一性で形成。
(2)1 平方ミリメートルの範囲に 100 個の電流の分割制御が
可能なダイヤモンド電子源を集積化し、82%のダイヤモンド
電子源を 30%以内の電流均一性で制御できることを実証。
(3)ｎ型ダイヤモンドアレイ電子源で 1 平方ミリメートルの範
囲から、300V の引出し電圧で 1103mA の大電流を取り出す
ことに成功。
100%
ダイヤモンド電子源によるＸ線発
生実験の成功で、Ｘ線源の小型
化・省エネ化が進み医療用などの
小型Ｘ線源の普及が進展する可能
性を見出す。
(1)ヘテロエピタキシャル・ダイヤモンド基板を用いて、25mm
径以上の基板領域に、ｐｉｐ構造を有するトランジスタを試作
し、ｆmax=4.0GHz、300℃動作を実証した。また、コスト要因
を抽出し解決手段を検討した。
(2)セルフアラインプロセスの改良や電子線リソグラフィによ
る微細描画技術の開発により、50GHz の発振に成功。
(3)チャネル長最小 0.05μm に相当するダイヤモンド選択成
長技術などのプロセス技術を確立するとともに、ｐ形ダイヤ
モンド層の抵抗率およびゲート絶縁耐性を各々、3.7×10-3
Ω･cm、4.9×106V/cm に向上させた。
100%
(2)ダイヤモンド高周波トランジスタ
で、世界最高の高出力化（電力密
度 2.14W/mm、１GHz）が可能にな
りＧａＡｓを凌駕。
放電灯陰極
ダ
イ
ヤ
モ
ン
ド
デ
バ
イ
ス
の
開
発
と
試
作
評
価
基本計画の目標値
ナノスケール加
工用電子源
高周波トランジ
スタ
（１） ダイヤモンド膜の放電特性と希ガス並びに関連ガスの組成・圧力条
件及び表面処理条件との相関を解明し、放電電圧低減のための指針を
明らかにする。
（２） 多結晶ダイヤモンド膜により陰極を試作し、現行バックライト放電灯
（３０－４０ｌｍ／W）比で１０％以上の発光効率向上に見通しを得るため、
放電時の陰極降下電圧を現行陰極材料（Ｎｉ）より３０％以上低減し、１０
０Ｖ以下を実現する。
（３） 多結晶ダイヤモンド膜陰極を適用した放電灯の機能試作と評価を
行い、プロセス・構造・性能等における実用化への課題抽出を行う。
（１）１平方ミリメートルの範囲に１００個以上のダイヤモンド電子源を、５０
ｎｍ以下の先端半径と１０％以内の高さ均一性で形成する。
（２）１平方ミリメートルの範囲にダイヤモンドの先端を有する電子源が１
００個以上集積化され、電流の分割制御が可能な電極が配線されたダイ
ヤモンド電子源を試作し、８０％以上のダイヤモンド先端を３０％以内の
電流均一性で制御できることを可能にする。
（３）試作した１平方ミリメートルの範囲に集積化し配列したダイヤモンド
電子源の性能を評価し、合計１００ｍＡの電子ビームを、３００Ｖ以下の引
出し電圧で取り出せることを検証する。
（１）ヘテロエピタキシャルダイヤモンド基板を用いて、２５ｍｍ径以上の
基板領域に、ｐｉｐ構造を有する高周波トランジスタを試作し、出力特性及
び作製コストを検証した上で、実用化のための課題を抽出・解決する。
（２）単結晶ダイヤモンド基板を用いて周波数４０ＧＨｚ以上の高周波トラ
ンジスタを試作・検証する。
（３）ダイヤモンド高周波トランジスタの作製プロセス技術を確立し、従来
のダイヤモンド半導体デバイスと比較して、ｐ型ダイヤモンド層の抵抗率
及びゲート絶縁耐性を１桁以上向上し、各々、５×１０―３Ωｃｍ、３×１０
６Ｖ／ｃｍを得る。
(1)水素微量添加放電ガス組成の開発等により、放電電圧
の目標を超えた低減と保持の可能性を実証。
(2)現行材料より最大約 65％の低減となる 50V を切る陰極
降下電圧を実証。
(3)放電灯機能試作により、動作電圧の低減を実証した。実
用化への課題（放電電流値の増大、耐久性能開発、陰極
量産プロセス開発等）を抽出。
24
高移動度を持つ高品質膜の再現
性のある薄膜合成（＞1300
cm2/Vs）に成功。
・(001)面で、世界初のｎ型ダイヤモ
ンドの合成に成功(500Ωcm)。
・660 cm2/Vs という電子移動度の
世界最高値を示す高品質膜を成
膜（従来：350 cm2/Vs）
ドーピング量やエージング処理の改良により、最終的には１mm2 から１１０３mA の放出電流を得る
ことが出来た。この電流値は、目標値の５.５倍に相当する。（図 1-4 図参照）
３）高周波トランジスタ
図 1-5 に示すように、ダイヤモンド高周波トランジスタのポテンシャルを見極めるためにｐ＋－ｐ－
－ｐ＋構造（早稲田大学担当）と、製品化を目標としたｐ＋－ｉ－ｐ＋構造（神戸製鋼担当）の２種類の
電界効果型トランジスタを開発した。基盤研究による支援は、当初計画どおり産総研が主に担当し、
ボロンドープ基板（チャネル基板）や絶縁膜の特性向上に大きく貢献した。また、早稲田大学による
高周波特性評価や微細加工の支援も、神戸製鋼の研究開発の促進に大きく寄与した。今後、神戸製鋼
では、早稲田大学および産総研より技術移転をして、実用化を目指して行く。
早稲田大学
神戸製鋼
・p+-p--p+構造
・チャネル：水素終端表面、低抵抗
・ノーマリオン
・高gm、高fT、高fmax
・p+-i-p+構造
・チャネル：酸素終端表面、高抵抗
・ノーマリオフ
・熱的に安定
ｹﾞｰﾄ絶縁膜
ｿｰｽ
電極
ｐ形ダイヤ（ｐ+)
ｹﾞｰﾄ電極
iダイヤ
ﾄﾞﾚｲﾝ
電極
高周波特性測
定、加工支援
ｐ形ダイヤ（ｐ+)
ｹﾞｰﾄ絶縁膜
ﾄﾞﾚｲﾝ電極
ｿｰｽ電極
ｹﾞｰﾄ電極
Pｐ＋+
表面蓄積層 ｐ-
ｐP＋+
ホウ素ドープダイヤモンド（ｐ形）
ヘテロエピタキシャルダイヤモンド基板
ダイヤモンド単結晶 ((100) 面高温高圧合成Ib)
絶縁膜評価
サンプル提供、特性評価
実用化を目指す最終構造
（神戸製鋼の自主開発）
・p--チャネル
・チャネル：部分的酸素終端 適度に高抵抗
・ノーマリオフ
・高gm、高fT、高fmax
・熱的に安定
技術移転
産総研
・ボロンドープ基板
（高移動度・低シート抵抗）
・インプラ/アニール技術をアシスト
・絶縁膜の評価
本プロジェクトの研究開発範囲
図 1-5 高周波トランジスタの研究開発概略図
ｐ＋－ｐ－－ｐ＋構造（早稲田大学）では、シート抵抗の低減とチャネル移動度の向上を行い、最大発振
周波数が５０GHz である MISFET の作製に成功した（目標値：４０GHz）。また、高出力化（電力密度
2.14W/mm、１GHz）も可能になり、世界最高のダイヤモンド高周波トランジスタ（MISFET）を開発する
ことができた（図 1-6 参照）。また、図 1-7 中の点線で示すように、ダイヤモンド最大発振周波数は、
SiC を凌駕する領域に入り、将来的には GaN を追い越す可能性があることを示唆している。
ｐ＋－ｉ－ｐ＋構造（神戸製鋼）では、２５ｍｍ径のヘテロエピタキシャルダイヤモンド高配向膜（改
良が進み無粒界に近い状況）に、ｐ＋－ｉ－ｐ＋構造のトランジスタを作製した（図 1-8 参照）。最終目
標である｢ｐ型ダイヤモンド層の抵抗率及びゲート
最終到達値
絶縁耐性を１桁以上向上し、各々、5×10-3Ωcm 以下、
3×106V/cm 以上を得る。｣に対し、｢3.7×10-3Ω･cm、
100
fmax [GHz]
60
40
目標値
10
4H-SiC MESFETs
AlGaN/GaN HEMTs
Diamond MISFETs
1
1
0.3
0.2
GGate
t LLength
th [µm]
[ ]
図 1-６ダイヤモンド MISFET とゲート電極の SEM 写真
25
図1-7 他のデバイスとのfmaxの比較
0.1
4.9×106V/cm の向上。｣に成功し、いずれも目標特性を上回るこ
とが出来た。また、製品化に向けたプロセス上の課題が抽出でき
た。
図 1-8 25mm 径ヘテロエピダイヤモンド
基板上に試作したｐｉｐ型 FET
1.2 成果の広報・権利化について
論文、口頭発表、特許出願および新聞発表等の年度別一覧表を、表 1-2 に示す。
短期間（平成１５年度～１７年度）の割には、特許、論文および口頭発表数は充分であり、本プロジ
ェクトの成果の普及並びに広報は、順当であったと考える。
（別紙の参考資料４：研究発表と講演（口頭発表）
の実績リストも参照）
他にも、国際会議： ICNDST に、NEDO ブース（ダイヤモンド極限機能プロジェクト）を設け、
国内外の研究者との意見交換および情報収集を積極的に実施した。
・ICNDST－９ 平成１６年３月２６日～２９日 早稲田大学 関連発表件数：３７件（ポスターを含む）
・ICNDST－１０ 平成１７年５月１１日～１４日 産総研（つくばセンター） 関連発表件数：４１件
（ポスターを含む）
さらに、国際ナノテクノロジー総合展・技術会議 (nano tech 2004, 2005, 2006）に参加し、ポスター
発表およびサンプル等の展示により、成果の広報と情報交換を実施した。
表 1-2 ダイヤプロジェクト 特許・論文発表
論文
（原著）
特許
項
目
解説、総説等
口頭発表
新聞掲載
H15
H16
H17
H15
H16
H17
H15
H16
H17
H15
H16
独立行政法人産業
技術総合研究所
0
3
5
3
9
31
0
0
0
19
16
39
3
0
2
独立行政法人物
質・材料研究機構
0
1
0
8
15
20
0
0
1
23
16
31
0
0
0
早稲田大学
0
0
0
1
8
10
1
0
0
10
39
21
1
7
0
青山学院大学
0
0
0
0
3
2
0
1
1
0
3
11
0
0
0
東北大学
0
0
0
0
2
3
0
1
0
1
10
16
0
0
0
北海道大学
0
0
0
0
2
5
0
1
0
3
4
7
0
0
0
株式会社東芝
2
4
5
0
4
2
0
2
3
8
11
20
1
6
1
住友電気工業株式
会社
3
5
5
0
0
1
0
2
5
6
21
16
1
1
1
株式会社神戸製鋼
所
0
7
5
0
2
2
0
2
1
2
4
5
0
1
1
小計
5
20
20
12
45
76
1
9
11
72
124
166
6
15
5
合計
45
133
21
26
H17
H15
362
H16
H17
26
Ⅲ．研究開発成果について
２. 研究開発項目毎の成果（実施機関別）
以下、実施機関：
産業技術総合研究所（ナノドーピング技術の開発）、
産業技術総合研究所（ナノ表面界面の制御技術の開発）、
物質・材料研究機構、
北海道大学、
東北大学、
青山学院大学、
早稲田大学、
東芝（概要）
、
住友電気工業（概要）、
神戸製鋼所（概要）
毎に研究開発の成果を説明する。
27
テーマ名
①「伝導制御技術の開発」
1）ナノドーピング技術の開発
産業技術総合研究所
（１） 研究開発内容
（１.１）目標
・最終目標に対する達成度
最終目標値
達成レベル（達成度）
ｐ型ダイヤモンド半導体については、室温で0.6Ωcmの
ホール効果測定でｐ型を示し、
比抵抗を実現する。
目標値を超える比抵抗を実現
(0.1Ωcm)。（１００％）
ｎ型ダイヤモンド半導体については、室温で500Ωcmの
室温で目標値以下の 60Ωcm の
比抵抗を実現する。
比抵抗を達成（111）面。さらに、
(001)面で、世界初のｎ型ダイヤ
モンドの合成に成功(500Ωcm)。
（１００％）
（１.２）成果の内容
（１.２.１）概略
p 形ダイヤモンドにおいては、基板ホールダー材料の最適化、合成条件の最適化、前処理条
件の導入などにより
１）目標値（0.6 Ωcm）を超える 0.1Ωcm の低抵抗率を達成．
２）高移動度を持つ高品質膜の再現性のある薄膜合成（＞1300 cm2/Vs）に成功。
３）接合特性向上に欠かせない平坦化プロセスを確立。
n 形ダイヤモンドにおいては、
1) 1020cm-3 を超える P を導入し、(111)面で目標値を超える 60Ωcm の抵抗率を達成
2) (001) 面への n 型リンドーピングに成功。
（１.２.２）成果内容
（１.２.２）－１低抵抗ｐ型ダイヤモンドの合成
ボロンドープｐ型半導体は天然にも存在するように、ｎ形に比べると容易であるが、電
子デバイス用の用途としての CVD ダイヤモンドで精緻な制御を行おうとすると、プロジェ
クト前には、抵抗率も大きく移動度や正孔密度に関するデータの再現性や信頼性に乏しか
った。その事情は、図１の菱形で示したように、同一条件で合成しても、正孔密度や移動
度のばらつきが大きかった。その理由は、チャンバーやホールダーからの制御できない不
純物の混入があったからである。
AIST ナノドーピング P.1
本プロジェクトでは、抵抗率を下げるために、単に原料ガス中のボロン濃度を高め、膜
中の正孔密度を増加させるだけではなく、合成チャンバーからの不純物の混入を極力抑え
ると共に、ホールダーの改善を行って移動度を向上した。（抵抗率は、正孔密度と移動度
の積の逆数）。合わせて、データの再現性や信頼性の問題をも解決し、高品質ｐ型ダイヤ
モンドの成膜を可能にした。移動度を向上するための具体策として、真空度を上げ、基板
ホールダーとしてグラファイトを使い、ホールダーからの金属混入を取り除いた。その結
果図中の赤丸で示したように、非常に再現性よく高移動度、高正孔密度を合成することを
可能にした。さらに、ダイヤモンドをコートしたモリブデンホールダーを使用することに
より、不純物の混入が大幅に低減可能となり、これまでの最高移動度を示す 1300cm2/Vs の
p 形膜の合成に成功した。
Diamond coated Mo holder
Mobility (cm2/Vs) at RT
1000
C (graphite) holder
Mo holder
100
1013
図１
1016
1015
1014
Hole Concentration (cm-3) at RT
ボロンドープｐ型ダイヤモンドの移動度（mobility）と正孔密度（Hole
concentration）。ダイヤモンドをコートしたホールダーを使うことにより、高い
移動度を示す薄膜が再現性良く合成できた。
さらに抵抗率を下げるために、
ガス中のボロンを 104 ppm に増加
し、高濃度ボロンドープ膜を成長
した。その結果を図２に示した。
103 ppm までの領域ではホール効
果測定でｐ型を示し、本プロジェ
Resistivity [Ohm cm]
1 01
1 00
ρ ＝ 0 .6 Ω ｃ ｍ
1 0-1
p ty p e
-2
10
クト目標値の 0.6Ωcm を下回る
0.１Ωcm の高品質ｐ型ダイヤモ
ンドの成膜に成功した。
1 0-3 1
10
1 02
1 03
1 04
1 05
B /C in th e g a s p h a s e [p p m ]
本研究で開発した高品質低抵
抗ｐ型ダイヤモンド膜を、早稲田
図２ 高濃度ボロンドープダイヤモンド抵抗率のガス中ボロン
濃度依存性。ガス中ボロン濃度 103 ppm 以下の領域でホール効果
でｐ型を示し抵抗率が目標値を下回る薄膜の合成に成功した。
AIST ナノドーピング P.2
大学に提供し、高周波トランジスタ MISFET を試作した。良好な結果が得られたので、産総
研と早稲田大学では、技術的な検討や議論を適宜進めてさらに改良を行い、MISFET に適し
た成膜方法を早稲田大学が完成した。
（１.２.２）－２ 高濃度リンドープダイヤモンド合成
ｎ形半導体の低抵抗化は艱難であるため、産総研と物材機構の２部署でそれぞれ異なる
開発方法で実施した。産総研では、主にドーピング濃度を増加させ、キャリア濃度を増加
する方法で実施し、物材機構では主に高純度化によるキャリア移動度を向上する方法で、
抵抗率の低下を行った。
本プロジェクトの目標であるｎ形低抵抗率膜合成を目標に、高濃度リンドープ膜作製の
試みを(111)面を用いて行った。図５に膜中リン濃度をガス中リン濃度に対してプロットし
た。従来の合成条件を超えた範囲で、CH4/H2 比、PH3/CH4 及び基板温度を変化させ、合成
条件を最適化することにより、ダイヤモンド中に 1020 cm-3 を超えるリンを導入することに
成功した。このときの比抵抗値の変化を図６に示した。100 Ωcm を下回る比抵抗を示す
ダイヤモンド薄膜の合成に成功した。この膜の電気的な性質は室温ホール効果ではｎ型を
図５
1022
107
1021
106
Resistivity [Ωcm]
-3
P Concentration [cm ]
確認することができず、ホッピング伝導が支配的であると考えられる。
1020
1019
1018
1017
1016 1 2 3 4 5 6 7 8
10 10 10 10 10 10 10 10
[P]/[C] ratio [ppm]
105
104
103
102
101
101 102 103 104 105 106 107
[P]/[C] ratio [ppm]
気相中のホスフィン濃度と膜中リン濃度 図 ６ 気 相 中 の ホ ス フ ィン濃 度 と 室 温 の 比 抵 抗 値
この低抵抗率膜を実用化に結びつけるため
に、電子源開発を行っている住友電工に試料提供を行い、電子源材料（電子エミッタ）と
しての評価を行った。さらに低抵抗であれば、電子放出が向上することが判明したので、
産総研と物材機構が開発したドーピング技術を基本に、住友電工が独自の高濃度のリンド
ーピング成膜法を開発した。これにより、1103mA と言う大電流を取り出すことに成功した。
（１.２.２）－３ (001)面リンドープｎ型ダイヤモンド合成の成功
本プロジェクトスタート時においては、リンドープｎ型ダイヤモンド薄膜は(111)面のみ
AIST ナノドーピング P.3
で成功していたが、実用化に重要な(001)面でリンドープｎ型は試みられてはいたが、成功
しておらず、 (001)面ではリンドープｎ型は不可能であると考えられていた。産総研ではこ
の(001)面でのリンドープｎ型の重要性を考え、(111)面リンドープｎ型の経験を踏まえた上
で、制御された合成装置とより広い合成条件で試みた。その結果表１に示すような(111)リ
ンドープｎ型とは相当異なる合成条件（表２）を使うことにより(001)面でリンをダイヤモ
ンドに導入することに成功し（図７）、リンドープｎ型が可能であることを示すことができ
た。図-８に、(001)面と(111)面で合成を行ったリンドープｎ型膜の電子密度の温度依存性を
示した。双方共に同じ活性化エネルギーを持つ特性を示し、(001)面でもリンドープｎ型が
作製できたことを示している。この成功はｎ型ダイヤモンドが(111)面でしか利用できなか
った縛りから、実用化に重要でｐ形においても良好な特性を示す(001)面を利用できるよう
になり、ダイヤモンド半導体の応用に大きなブレークスルーを果たすことができた。
Surface Orientation
Substrate Temperature
CH4/H2 Ratio
PH3/CH4 Ratio
Gas Pressure
Microwave Power
:
:
:
:
:
:
(111)
900 oC
0.05 %
500 ppm
25 Torr
750 W
Surface Orientation
Substrate Temperature
CH4/H2 Ratio
PH3/CH4 Ratio
Gas Pressure
Microwave Power
表１ (111)リンドープｎ型ダイヤモンドの合成条件
10
18
1017
1016
0
Temperature [K]
Ib Sub.
1000
1020
1019
hydrogen
phosphorus
nitrogen
(a)
1
2
3
4
μ
Depth [ m]
(001)
900 oC
0.4 %
5.0 %
25 Torr
750 W
表 2 (001)リンドープｎ型ダイヤモンドの合成条件
Carrier Concentration [cm-3]
-3
Concentration [cm ]
(001) P-doped Diamond Film
:
:
:
:
:
:
5
図７ (001)面リンドープ膜の不純物プロファイル
AIST ナノドーピング P.4
1018
700
500
400
300
1016
1014
12
10
10
10
(001) P-doped Diamond
(111) P-doped Diamond
8
10
1.0
1.5
2.0
2.5
1000/T [K-1]
3.0
図８ キャリア濃度の温度依存性
3.5
ただし、住友電工の電子源エミッタ用の材料としては、キャリア濃度が(111)の方が高い
ため、現状では(001)面は用いられていない。しかし、将来的に製品化が予想されるパワー
デバイスや発光素子等の展開においては、圧倒的に(001)面の方が工業的に優位である。
なお、本研究に関して平成１７年秋季応用物理学会で｢講演奨励賞｣を受賞した。
（３）実用化、事業化への取り組み
（３.１）成果の受取り手に対する適切な連携や技術普及
・本研究で開発した高品質低抵抗ｐ型ダイヤモンド膜を、早稲田大学に提供し、高周波ト
ランジスタ MISFET を試作した。さらに、産総研と早稲田大学で、技術的な検討や議論を実
施しながら改良を行い、MISFET に適した成膜方法を早稲田大学が完成した。この結果、キ
ャリアの移動速度が向上し、最大発振周波数５０GHz の発振に寄与した。
・P 型ダイヤモンド膜（
（111））面を、電子源開発を行っている住友電工に提供し、電子源材
料（電子エミッタ）としての評価を行った。さらに低抵抗を進めることにより、電子放出
が向上することが判明したため、産総研と物材機構が開発したドーピング技術を基本に、
住友電工が独自の高濃度のリンドーピング成膜法を開発した。これにより、1103mA と言
う大電流を取り出すことに成功した。
（３.２）波及効果
・高品質低抵抗ｐ型ダイヤモンドの開発に加え、（001）面リンドープｎ型ダイヤモンドの
合成に成功したことは、本プロジェクトにおける電子放出デバイスのみならず、将来のダ
イヤモンドの半導体としての応用にとって重要なドーピング技術を開発できたことであり、
ダイヤモンド半導体の広範囲の利用に道を拓いた。とくに、(001)面リンドープｎ型の成功
は、工業的に利用しやすい(001)面でもｐｎ接合ができることを示したもので、ダイヤモン
ドの基盤技術の課題の一つを、ブレークスルーした大きな成功と位置づけられる。
以上
AIST ナノドーピング P.5
テーマ名
①「伝導制御技術の開発」
２）ナノ表面界面制御技術の開発
産業技術総合研究所
（１） 研究開発内容
（１.１）目標
・最終目標に対する達成度
最終目標値
達成レベル（達成度）
ｐ型ダイヤモンドと金属のオーミック接合
において、10
-5
Ti/Pt/Au 金属電極を用いることにより、数
2
Ωｃｍ 以下の実用的な低抵 値目標以下の低抵抗接合を達成。
抗接合を実現する。
（１００％）
電子親和力と表面ナノ構造との相関を解明
全光電子放出率分光法を開発し、ダイヤモ
し、負性電子親和力発現の条件を明らかにす ンド表面を水素終端することが、負性電子
る。
親和力の発現条件であることを明らかにし
た。さらに、伝導タイプが異なっていても、
電子親和力がほぼ-1.1 eV であることを、世
界で初めて測定した。（１００％）
（１.２）成果の内容
（１.２.１）概略
（低抵抗接合の実現）
ダイヤモンド半導体デバイス実用化のため、熱的安定性を考慮し、酸化処理表面
におけるオーミック接合の低抵抗化、良好なショットキー接合を実現した。具体 的
には、ダイヤモンド半導体自体の高品質化、表面形態の原子レベルを目指した平 坦
化、金属の選択、後処理条件の探索を行った。その結果、これまでにない低抵抗 オ
ーミック接合の作製、酸化処理表面で界面準位にピンされないショットキー接合 作
製、低オン抵抗、高温安定なショットキー接合作製に成功した。さらには、本プ ロ
ジ ェ ク ト で 初 め て 成 功 し た (001)面 リ ン ド ー プ 膜 を 用 い た pn接 合 の 作 製 に 成 功 し 、
エレクトロルミネッセンスの観測に成功した。
（電子親和力と表面ナノ構造との相関を解明）
本テーマを過去に解明した例がなく困難であるため、産総研（全光電子放出率分光法
（TPYS））と東北大（Ｘ線光電子分光法（XPS）及び２次電子分光法(SES)）とが中心とな
り、それぞれ異なった計測手段を駆使して、リンドープダイヤモンドのNEAの発現条件を明
確にし、さらに青山学院大学において、電気的特性を測定してNEAを確認するという連携関
係により研究を進めた。
産総研では、固有技術により改良した全光電子放出率分光法（Total Photoelectron-
AIST ナノ表面界面 P.1
emission Yield Spectroscopy: TPYS）を観察手法とし用い、NEA 判定のもとになる NEA
表面固有の電子放出機構に関する新しい提案とそれによる NEA の定量測定を行い、水素終
端ｎ形ダイヤモンド表面の電子親和力の測定に成功した。水素終端ダイヤモンド表面が負
性電子親和力を持つことを明らかにし、電子親和力と表面ナノ構造との相関について明ら
かにした。
１.２.２）研究内容
１.２.２）―１、低抵抗接合（オーミック接合）の開発
水素化表面を用いた接合では良好な電気特性が得られているが、ダイヤモンド半導体
の広い応用を考えると、熱的に安定な酸素終端表面における良好な接合特性が必要とな
る。本プロジェクトでは主に酸化処理表面を用いた接合の開発を行った。
・安定な低抵抗オーミック接合のための酸化処理表面を用いた金属との接合
水素化表面を用いた場合には、低抵抗オーミック接合達成の必要条件である、ショッ
トキー障壁高さが金属の仕事関数に依存して変わること、つまり、水素化表面での表面
（界面）準位は少なく金属との接触において界面準位によるフェルミ準位のピニング効
果は無視できることがわかっている。実際、ｐ形のダイヤモンドは仕事関数の小さい
Al に対して良好なショットキー特性が得られ、仕事関数の大きい Au や Pt で低接触抵
抗なオーミック特性が容易に得られている。これに対し、ダイヤモンド半導体デバイス
で必要な熱的安定が期待される(001)面の酸化処理表面では高濃度の界面準位が形成さ
れ、フェルミ準位は高濃度の界
面準位に固定されて、ほとんど
の金属でショットキー特性を
示す。
この酸化処理表面における
良好なショットキー特性を得
るために、表 1 に示す合成条件
の高品質なホウ素ドーピング
した p 形膜を用い、これまで蓄
積した膜表面構造制御、酸化処
理条件制御、熱処理条件制御を
用い、さらには、図１に示した
高品質p型ダイヤモンド薄膜
ガス流量 (sccm):
圧力 (Torr):
CH4/H2:
TMB:
基板温度 (°C):
合成時間 (hour):
400
50
0.3%
50ppm
800
6
オーミック接合:
Ti(50nm)/Pt(50nm)/Au(200nm)
400°C アルゴン中熱処理
Schottky contacts
酸化 - 1000 °C 熱処理
表１
高品質ｐ型ダイヤモンド薄膜の作製条件とオーミック接合、
ショットキー接合の処理条件。
AIST ナノ表面界面 P.2
W=100μm Δ=2μm
d
>1.7μm
Z
Δ=2μm
(a)
Δ=2μm
(b)
図１
ダイヤモンド半導体と金属の接合のオーミック特性
を測定するために用いたメサ構造。
メサ構造を持つ TLM 法を用いた評価技術を確立することにより、図２に示したような
ショットキー障壁高さが金属の仕事関数によって変化するピニング状態から解放され
た表面状態を持つショットキー接合が得られた。このときの整流性の理想因子は１に近
い特性である。また、Ti/Pt/Au 金属電極を用いることにより他の半導体材料と遜色の
ない低接触抗抗を持つ 10-5Ω・cm２を切るレベルのオーミック特性が得られた。
このオーミック接合作製技術に関しては、高周波トランジスタを開発している神戸製
鋼と適宜検討を行い、メタルコンタクト（電極）開発の参考になった。
・ショットキー電極への展開
図３には、高温高圧法で合成したホウ素をドープした低抵抗のダイヤモンド基板
(001)面上に CVD 法による高品質ｐ形ダイヤモンド薄膜を堆積して、その上にショット
1.2
φSBH (eV)
0.8
0.6
Current (A)
Ni
1.0
Al
0.4
Au
Pt
0.2
0.0
4.1
4.5
5.0
5.5
Metal Work Function φ M (eV)
5.8
図２
酸素化表面を用いたショットキー金属を変えた場合
に得られるショットキー障壁高さの金属仕事関数依存性。
10
-1
10
-3
10
-5
10
-7
10
-9
10
-11
10
-13
n=1.08
SBH=1.358eV
I0=4.94x10-18A
-4
-2
0
2
4
Voltage (V)
図３
白金を電極として用いたショットキー接合。オン抵
抗が1.3 x 10 -2 Ωcm 2という小さな値を持つ特性が得られた。
キー電極として Pt を蒸着したサンドウイ
AIST ナノ表面界面 P.3
ッチ型のショットキーダイオードの電流電圧特性を示した。室温で整流比が順逆 5V で
８桁以上、ショットキー特性の理想因子がほぼ１の良好な特性が得られていることがわ
かる。また、オン側の電流密度は 310 A/cm2 であり、オン抵抗に直すと、1.3 x 10-2 Ω
cm2 となる。この値は実用のショットキーバリアダイオードに匹敵する値である。
また、このダイオードは 600 度の高温においても理想因子が１に近い値を示した。逆
方向における絶縁破壊電圧については正確なデータがまだ出ていないが真空状態下で
は 100Ｖ以上の耐圧になっており、ダイヤモンド半導体の電子デバイス、特にパワーデ
バイスに対する高い潜在能力を示している。
電極 (Au/Pt/Ti)
・pn 接合
本プロジェクトで世界に先駆けリン
n型層（リンドープ）
-膜厚：～1 μm
p型層（ボロンドープ）
-膜厚：～1 μm
n
p
ドーピングによる(001)n 型を開発した
HPHT Ib(001)
Bドープ基板
が、その成果を受け、図４の構造を持
つ pn 接合を作製した。特性としては
まだ改善する余地があるが、図５に示
したように pn 接合として基本的な特
性を示し、順逆３０Ｖで
106
200 μm
240 μm
の整流比
を示す特性が得られた。また、この pn
接合素子においてエレクトロルミネッ
図４
(001)面n形を用いた世界初のp-n接合
センスを観測することができた。その発光スペクトルを図６に示した。ダイヤモンドの励
起子に起因する発光スペクトルを得ることができた。pn 接合は半導体デバイスにおいては
-10
-15
-40
8
0.4
6
0.3
4
0.2
2
0.1
-20
0
20
電圧 (ボルト)
40
0
-10
-5
0
5
電圧 (ボルト)
図５
開発した (001) 面リンドープｎ型を用いたpn接合
の電流電圧特性（左）と容量電圧特性。
AIST ナノ表面界面 P.4
10
0.0
-2
10
-5
2
10
0.5
容量 (ピコファラッド)
10
10
1/C (pF )
電流 (アンペア)
不可欠な接合であり、今後もより良好な特性を持つ接合を作製する必要がある。
本プロジェクトで得られた接合技術は
ダイヤモンド半導体を用いた高周波トラ
ンジスタのみならず、将来のパワーデバ
イス開発、バイオ素子開発、紫外線発光
デバイスなどの半導体デバイス作製の基
礎をなすもので、ダイヤモンド半導体デ
バイス実現にとって重要な技術開発であ
る。
Emission Intensity (a.u.)
・本技術の発展
210
220
230
240
250
W avelength (nm)
260
図６
(001) 面リンドープｎ型を用いたpn接合によって
得られたエレクトロルミネッセンススペクトル。
１.２.２）―２電子親和力と表面ナノ構造との相関解明
・負性電子親和力発現の条件探索
青山大学、東北大学との連携の下、ダイヤモンドのバンド端周辺の励起エネルギ
ーを用いた光電子放出の素過程（光電効果）を明瞭に観察するために、全光電子放
出 率 分 光 法 （ Total Photoelectron-emission Yield Spectroscopy: TPYS） を 観 察
手法として選択し構築した。図７に装置図を示した。
本手法は紫外光による電子の占有状態から空の状態への励起を行い、その励起された電
子の真空準位への遷移、つまり、真空への電子放出を直接観測する手法である。水素終端
表面を持つダイヤモンドの実験の結果、TPYスペクトルのバンドギャップ以下のエネ ル
ギーを持つ光による電子放出を、ｐ形、ｎ形にかかわらず観測できた。その励起は
表面付近における価電子帯から直接真空レベルへの電子の励起に対応しているこ
とを見つけ、その結果、真空準位が伝導帯の底よりも低い（負の電子親和力）と い
うダイヤモンドに特徴的な性質であることを明らかにした。また、水素の表面か ら
の脱離により性質が失われ、通常の正の電子親和力となることを明確に実験で示 し
た。
以下に詳細を記す。
図７全光電子放出率分光測定装置(TPYS)および水素化学処理装置
AIST ナノ表面界面 P.5
・負の電子親和力(NEA)と水素終端構
造との相関
バンドギャップエネルギー励起光に
よって、バルク中から容易に電子が放出
できることが NEA の定義となる。従来、
XPS や UPS などの光電子分光スペクトル
黒
赤
緑
において、水素終端ダイヤモンド表面か
らのスペクトルに、低運動エネルギー側
のカットオフ近傍でピークが現れるこ
とが、上記の定義に対応するという判断
で、NEA が定性的に論じられていた。
図８ 水素終端ダイヤモンドからの全光電子放出率分光スペクトル(TPYスペ
クトル)
実験結果
伝 導 タ イ プ の 異 な る 試 料 の 水 素 終 端 表 面 か ら の TPYS測 定 の 結 果 を 図
８に示す。白丸が真性形高温高圧合成IIa(001)ダイヤモンド、赤丸が産総研で合 成
した高品質ｐ形マイクロ波プラズマ気相合成（Chemical Vapor Deposition: CVD）
(111)ホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜、緑逆三角が本プロジェクトで産総 研
に て 合 成 に 成 功 し た 高 品 質 ｎ 形 マ イ ク ロ 波 プ ラ ズ マ CVD(111)ホ モ エ ピ タ キ シ ャ ル
ダイヤモンド薄膜の、それぞれの結果である。
ダ イ ヤ モ ン ド の バ ン ド ギ ャ ッ プ エ ネ ル ギ ー （ Eg） は 室 温 で 約 5.5eVで あ る 。 図 ８
の Eg以 上 の 光 励 起 エ ネ ル ギ ー 領 域 で 、 真 性 IIa試 料 な ら び に ｐ 形 CVD試 料 に お い て 、
全光電子放出率(TPY)の立ち上がりが観測された。挿入図は同領域の拡大図であ る 。
これらの立ち上がりは、酸化処理によって消失し、再水素化によって再び観測さ れ
た。一方、ｎ形CVD試料では、図の結果の通り、このTPYの立ち上がりが見られな か
っ た 。 Eg未 満 の 励 起 エ ネ ル ギ ー で 、 い ず れ の 試 料 か ら も ほ ぼ 同 じ ス ペ ク ト ル 形 状 、
および強度で観測できるというサブバンドスペクトルの存在、ならびに水素終端 処
理によってのみ、これらが観測され、酸化処理によっていずれの場合も消失する と
いう実験結果が得られた。
サブバンドTPYスペクトルのオリジン
Eg未満の励起で得られる、サブバンドTPY
スペクトルは、膜厚や伝導タイプの異なるいずれの試料からも同じように観測さ れ
た。ｐ形とｎ形では、表面のフェルミエネルギー位置が異なり、表面欠陥準位の占
有・非占有状態は、ｐ形、ｎ形で大きく異なってくることが容易に考えられる。そ
れでも、水素終端した場合に、いずれの伝導タイプの場合もほぼ同じ形でサブバ ン
ドスペクトルが現れた。非線形に増加していくスペクトル形状は、少なくともこ の
AIST ナノ表面界面 P.6
準位がエネルギー的に連続に分布していることを示している。つまり一般的に述 べ
て、表面ダングリングボンドのような離散的準位ではないことを示している。
図９
水素終端ダイヤモンドからの光電子放出機構
結果として得られたバンド図を図９に示した。サブバンドスペクトルの始状態と
して、我々はダイヤモンドに固有な電子状態を求めた結果、価電子帯から真空へ の
遷移であると仮定する。ｐ形については、このモデルは明らかに妥当である。一方、
ｎ形について考慮すると、表面バンドベンディングが無い中央の図の場合は、ｐ 形
と全く同様のサブバンドスペクトルの結果については問題なく説明できる。ただし 、
バルク由来の電子放出である、Eg以上の励起でのスペクトルの立ち上がりが見ら れ
なかったことは説明できない。
ｎ形ダイヤモンドの表面バンド構造
こ こ で 、 NEA表 面 を 持 つ 理 想 的 な ｎ 形 ダ イ
ヤモンドの熱平衡について考えると、ｎ形は有限の温度で伝導帯に電子を持ち、一
方 、 NEA表 面 は 伝 導 帯 底 が 真 空 準 位 よ り も 高 い エ ネ ル ギ ー 位 置 に あ る 状 態 で あ る か
ら、内部の電子は真空に熱的に抵抗無く出て行ける。当然、外部から電子がダイヤ
モンドに注入されて、電荷中性条件を満たすはずであるが、表面近傍のこの拡散 に
よって、表面近傍は電子の無いイオン化したドナーだけが存在する空乏層状態と な
り得る。結果として、この空乏層が作る電界と拡散それぞれ逆方向の電流が釣り 合
って、熱平衡に至るはずである。
以 上 が ｎ 形 に 関 す る 本 質 的 な 物 理 モ デ ル で あ り 、 図 ９ の 右 に 示 し た 状 態 が NEA表
面を有するｎ形ダイヤモンドの熱平衡状態でのバンド図と考えられた。この図に お
いて、サブバンドスペクトルは依然としてｐ形と本質的に同じ過程を経ているの で
変わりなく観測され、一方、Eg以上の励起によるバルクからの電子放出は、内部電
界によって抑制され、観測されない。従って、バルク内部の電子から見るとあたか
AIST ナノ表面界面 P.7
も正の電子親和力と同様の表面状態として作用すると考えられる。
以 上 、 重 要 な 結 果 と し て 、 こ の サ ブ バ ン ド ス ペ ク ト ル が 負 性 電 子 親 和 力 (NEA)を
持つ表面固有のスペクトルであると結論でき、ｎ形ダイヤモンドでも水素終端表 面
はNEAであることを見出した。
TPYS測定におけるサブバンドスペクトルの立ち上がりエネルギー位置が、負の 電
子親和力の値そのものに対応し、水素終端であれば、伝導タイプが異なっていても 、
ほぼ-1.1 eVという値を有していることが明らかになった。
・水素終端表面と水素フリー表面のTPYS測定
マイクロ波プラズマCVD装置によって、水素終端処理されたIIa(001)真性ダイヤモンド
試料をTPYS測定に使用した。結果を図１０に示す。構築した超高真空装置内で、室温でT
PYS測定を行った後、同装置内でアニール処理を施し、冷却後、室温でTPYS測定を行うプ
ロセスを基本とした。ここでは、アニール処理温度は、ダイヤモンドから水素が十分に
脱離できる温度（800～1000℃）を選び、アニール時間は温度到達から10分として処理を
行った。
白丸のスペクトルが初期水素終端
表面の結果である。図１０の4.4eVの
位置に価電子帯頂上からの光電子が
真空中に現れており、バンドギャップ
エネルギーEgが5.5eVであるから、負
の電子親和力-1.1eVの表面であるこ
赤
黒
とがわかる。一方、Eg励起付近では、
サブバンドスペクトルの信号強度か
青
らさらに三桁も立ち上がる、明確なN
EAの立ち上がりが観測された。
超高真空中800℃、10分のアニール
処理後、TPYS測定した結果が図１０の
赤三角の結果である。TPYスペクトル
はその立ち上がり位置に注目して言
えば、水素終端表面状態から、2.4eV
高エネルギー側にシフトしている。こ
図１０ 水素終端及び水素フリー表面の全光電子
放出率分光測定結果。試料は IIa(001)。黒が初期
水素終端表面、赤がアニール処理により水素フリ
ー化した表面、及び青が水素化学処理装置によっ
て、再水素化した表面。全て、真空槽内での処理
である。
れは極めて大きな変化である。バンドギャップ付近は測定限界以下であり、明らかに正
の電子親和力状態と言える。ダイヤモンド表面からこのような状態をTPYSで直接測定し
た例は無く、非常に基本的な実験データを得ることが出来た。
この場合、閾値エネルギーの詳細は、過去に議論された理論式から決定できる。その
結果、6.8eVが閾値となるが、この場合の式は、光エネルギーに対し3.5乗でよく合い、
AIST ナノ表面界面 P.8
この物理的意味は、間接遷移的であると記述されている。したがって、フォノンエネル
ギーとして、0.1eV程度の格子からのフォノン放出が考慮され、6.8-5.5(Eg)-0.1=+1.2e
Vの正の電子親和力に相当すると考えられる。
水素フリー表面の状態から、再水素化処理をin-situ処理として施し、再びTPYS測定を
行った結果が、図１０の青丸である。再び、初期水素終端表面とほぼ同様のスペクトル
形態に戻っていることが分かる。
上記の結果の他、フォノンに関する情報、膜中不純物に関する情報など、これまでダイ
ヤモンド半導体で未知であった情報を数多く得ることができた。今後もダイヤモンド半導
体実現に不可欠な表面状態解析、ギャップ内の情報を得ることができると考えている。
本測定手法は放電灯陰極開発を行っている東芝研究グループの陰極表面評価に用い、放
電灯陰極に最適な表面探索に用いた。また、電子エミッタ開発を行っている住友電工はｎ
形ダイヤモンドを用いており、高濃度にリンをドーピングした場合の電子放出機構の解明
を行い、電子エミッターの大電流放出（1103mA/mm2）に大きく貢献した。
（３）実用化、事業化への取り組み
（３.１）成果の受取り手に対する適切な連携や技術普及
・ダイヤモンド表面を水素終端することにより、負の電子親和力が発現すること が
判明したことにより、放電灯陰極（東芝担当）では、ｐ形ダイヤモンド多結晶膜
の表面を水素終端し、放電ガス中に水素を微量添加することで、大幅な放電電圧
の低減（６５％減）に成功した。
・ リンの高濃度ドーピング（ｎ形半導体）により生じた欠陥準位が、多量の電子 放
出を生じることを解明し、電子放出エミッタ（住友電工担当）の素材として使用
することにより、大電流の放出が可能となった。
・オーミック接合作製技術に関しては、高周波トランジスタを開発している神戸製鋼と
適宜検討を行い、メタルコンタクト（電極）開発の参考になった。
・産総研が所有している高度な表面界面評価技術（TPYS、ESR 等）は、本プロジェクトにお
ける各デバイス作製において、下記の特性向上やプロセス改良に大いに役立ち、製品化
研究に大きく貢献した。
ⅰ）放電灯陰極開発（東芝担当）における陰極表面への成膜条件の最適化やダイヤモン
ド粒子サイズならび形状の影響を評価し、放電灯陰極に最適なダイヤモンド膜を成
膜可能にした。（放電電圧の低減に寄与）。
ⅱ）pip 型高周波トランジスタ（神戸製鋼担当）のゲート絶縁膜（Al2O3）の開発において、
絶縁膜とダイヤモンド界面準位密度を ESR によって評価することで、絶縁膜の成膜
条件の最適化を行い、耐電界の向上とキャリア速度の向上が可能になった。
ⅲ）MISFET（早稲田大学）のゲート絶縁膜（Al2O3：厚み数 nm）の断面を、TEM によって解
析し、リーク電流の低減に大きく寄与した。
AIST ナノ表面界面 P.9
（３.２）波及効果
・本プロジェクトによってダイヤモンド半導体を用いて、一般の半導体同様の接合特性を
持てることを実証することができた。さらには、熱的安定性を示すことができ、ダイヤモ
ンドの持つ絶縁耐圧の高さを考慮すると、本プロジェクトを超えたダイヤモンド半導体の
応用が広がると考えられる。
・TPY スペクトルによる解析から、ダイヤモンド表面からの電子放出特性のみならず、ギャ
ップ内状態密度、バルクにおけるバンドベンディングなどの多くの情報を得ることができ
た。これらの結果はそのまま電子放出デバイスのみならず、ダイヤモンド半導体を用いた
一般のデバイス開発のための重要な情報を与えてくれる。
以上
AIST ナノ表面界面 P.10
テーマ名
①伝道制御技術の確立
１）ナノドーピング技術の開発
（独）物質・材料研究機構
（１） 研究開発内容
（１.１）目標
・最終目標に対する達成度
最終目標値
達成レベル（達成度）
ｎ形半導体ダイヤモンドについては、室温 リンドーピングダイヤモンドにおいて、室
で500Ωcm以下の抵抗率を実現する。
温で 500Ωcm の抵抗率を達成した。（(111)
面）（１００％）
（１.２）成果の内容
（１.２.１）概略
ダイヤモンドを電子材料として応用するためには、n 形ダイヤモンドの高品質化および低
抵抗化は必須の技術である。本プロジェクトにおいても、電子エミッタ用に低抵抗ｎ形ダ
イヤモンドの開発は望まれるところである。
ｎ形半導体の低抵抗化は難しいため、当機構と産総研の２部署でそれぞれ異なる開発を
実施した。電気伝導率（電気抵抗率の逆数）は下式で表され、当機構では主に高純度化に
よるキャリア移動度を向上する方法で、電気抵抗率の低下を行った。産総研では、主にド
ーピング濃度を増加させ、キャリア濃度を増加する方法で実施した。
（電気伝導率）＝（キャリア移動度）×（キャリア濃度）×（キャリアの電荷）
当機構では、１９９７年に世界に先駆けてｎ形半導体の開発に成功し、その後、実験系
の高純度化による高品質化努力を続けてきた。n 形ダイヤモンドの合成は、高圧合成ダイヤ
モンド(111)基板表面に気相成長法によりリンドープダイヤモンドをホモエピタキシャル
成長させることで行われる。この研究において、低抵抗の n 形ダイヤモンドの作製には単
にドーピング濃度を増加させるだけでなく、ホモエピタキシャルダイヤモンドの高品質化
が必要であることが明らかになった。n 形半導体の電気伝導を決定するのはキャリア（電子）
濃度とその移動度である。電子濃度の向上に関しては補償不純物、欠陥濃度の低減が重要
であり、これまでの研究で補償欠陥濃度を 1×1016 /cm3 以下に低減することができている。
移動度の向上には種々の要素が関係するが、現状でもっとも効果的なのはダイヤモンド成
長に用いる基板に由来する結晶欠陥を抑制することである。基板表面に残存する加工時の
研磨傷は成長層の結晶性に最も大きく影響を与える。本研究では、反応性イオンエッチン
グ(RIE)法により基板表面を改質することでダイヤモンド薄膜の高品質化および低抵抗化
を行うこととした。その結果、ダイヤモンド基板表面を RIE 処理することで、平滑性に優
れたダイヤモンド薄膜の成長を行うことが可能となり、成長層の欠陥が除去されることが
NIMS P.1
カソードルミネッセンス（ＣＬ）測定によって確認された（図４）。また、ホール効果測定
では、RIE 処理基板を用いた場合にきわめて再現性良く高移動度の n 形ダイヤモンド薄膜を
作製できた。移動度は最大で 3 倍以上に向上し、特に 1×1017 /cm3 と低濃度ドーピングした
試料においては室温で 660 cm2/V-sec と世界最高の移動度が得られた。高移動度化により抵
抗率には大幅な低減が見られた。RIE 処理なしの場合に比べて抵抗率は 1/2～1/3 に低減さ
れた。この成果をもとに高濃度ドーピングを試みた結果、ドーピング濃度 5×1019 / cm3 で、
抵抗率の目標値である 500 Ωcm が得られた。
RIE 処理による電気
抵抗率の低下
10
6
Resistivity [Ω-cm]
開発当初
10
5
10
4
10
3
最終値
ρ=500 Ωcm 以下
（目標値）
2
10
1E18
1E19
1E20
-3
ND [cm ]
図1
高濃度リンドープダイヤモンドの室温抵抗率のドーピング濃度依存性。す
べてのホール測定で n 形電気伝導を確認。ドナー（リン）濃度 5×1019 /cm3
で抵抗率の目標値を達成。
（１.２.２）成果内容
（１.２.２.１）抵抗値の低減
＜合成方法＞
n 形ダイヤモンド薄膜成長に用いたマイクロ波プラズマ CVD 装置の模式図を図 2 に示す。
本装置は、高品質な n 形ダイヤモンド薄膜を広範囲のドーピング濃度領域で、再現性良く
作製するために独自に設計されたものである。最適動作圧力は 100 Torr 程度と高く、プラ
ズマの体積を絞ることで原料不純物（ホスフィン、PH3）による成長系の汚染を最小限にし
ている。これにより本装置は、ダイヤモンド成長に広く用いられるセキテクノトロン社製
AX 型 CVD 装置（本装置と同様のエンドランチ型）に対して 20 倍ほどの高いドーピング効率
を得ることができる。これは高濃度ドーピングを行う上で非常に重要である。原料ガスな
NIMS P.2
ど合成条件を表１に示す。
TE-TM mode
exchanger
Microwave
power supply
表 1 リンドープ n 形ダイヤモンド薄膜
の合成条件
Quartz window
Gas feed
Tuner
Source gases
PH3/CH4/H2
Plasma cavity
CH4/H2 ratio
0.05 %
Plasma
PH3/CH4 ratio
Substrate
Exhaust
Gas pressure
10 ~ 5,000 ppm
100 Torr
Reflector
Magnetic feed through
Total gas flow
1 SLM
Temperature
900 ºC
図 2 ダイヤモンド気相合成装置の模式図
＜基板の前処理＞
基板に用いる単結晶ダイヤモンドは、反応性イオンエッチング(RIE)により前処理を行い、
合成装置にセットした。RIE 前処理の条件を表２に示す。ガス種、高周波電力、基板表面の
エッチング深さなどをパラメータとして実験した結果、酸素を用い、50W 程度の比較的低電
力で 300 nm 以上のエッチングを行うことが基板処理条件として適していることが明らかに
なった。
＜基板のＲＩＥ処理効果＞
未処理基板および RIE 処理した基板を
用いて成長したリンドープダイヤモン
表 2 反応性イオンエッチング(RIE)の条件
エッチングガス
O2, H2, O2+CF4
ガス圧力
2.5～10Pa
RF 電力
8W-80W (2 inch φ)
調している。未処理基板の場合（図３
セルフバイアス電圧
-200～-600 V
左図）では基板表面研磨傷の影響が筋
実験時間
5～180 min
ド薄膜( 膜厚 1μm )の表面形態を図 3
に示す。この写真はノマルスキー光学
顕微鏡によるもので、表面の粗さを強
状模様として薄膜表面に現れているが、 エッチング深さ
RIE 処理基板の場合それがまったく見
100nm～1μm
られないのが分かる。カソードルミネッセンス（ＣＬ）像（図 4）においては、430 nm 付
近のダイヤモンド固有の結晶欠陥に対応する波長でイメージングしたところ、未処理基板
の場合に筋状模様が見られるのに対し、RIE 処理基板の場合筋状模様は消えていることがわ
かる。この発光は転移や点欠陥による事が分かっており、RIE によりこれらの欠陥を発生さ
せるような研磨傷は除去されたと考えられる。電気特性においては、点欠陥などミクロな
欠陥が影響するので、RIE による基板の改質の効果は十分あったと考えられる。
NIMS P.3
未処理基板
RIE 処理基板
10 μm
10 μm
図 3 未処理（左）および RIE 処理を行った（右）高圧合成ダイヤモンド基板表面に
成長したダイヤモンド薄膜( 1 μm )のノマルスキー光学顕微鏡写真。
図 4 ダイヤモンド表面のカソードルミネッセンス（CL）像。左図は RIE 処理なしの基
板で、研磨傷による筋状模様に対応して転移や点欠陥に伴う発光がみられる。一方、
RIE 処理を行った右図では筋状の発光は認められない。
ホール効果を用いた評価では RIE 処理基板を用いることで再現性良く高い移動度が得ら
れていることが分かった。図 5 に、Hall 効果測定による移動度の温度依存性データを示す。
RIE 処理基板の場合には個体差がほとんど見られないのに対し、未処理基板を用いた場合は
大きくばらつくことが分かる。移動度の改善効果は 1.5 倍から 3 倍程度であった。
NIMS P.4
RIE pretreatment
300
200
2
Hall Mobility [cm /V-sec]
600
500
400
100
80
図 5 電子移動度の温度依存性。RIE
no pretreatment
60
処理の基板を用いた場合、移
40
動度の向上が見られる。
300
400
500
600
700 800 900 1000
Temperature [K]
＜抵抗率の低減＞
図 6 に抵抗率の温度依存性を示す。RIE 基板処理により得られた高品質 n 形ダイヤモンド
薄膜では、移動度の増加に従って抵抗率は減少し、最大でおよそ 1/3 の抵抗率の低減を実
現できた。ただし、本効果のみでは電気抵抗率が目標値に到達しないため、ドーピング濃
度を増加しリン濃度 5×1019 / cm3 まで上げることで目標値の 500Ω-cm に到達した。すでに
図 1 に示したように、室温抵抗率はリンドーピング濃度に依存し、抵抗率はドーピング濃
度の 2 乗から 3 乗に逆比例して、抵抗率は大きく低減された。
30
0
40
0
50
0
7
10
60
0
10
9000
0
80
0
70
0
Temperature [K]
untreated
RIE
6
10
Resistivity [Ω-cm]
5
10
4
10
3
10
2
10
1
図 6 抵抗率の温度依存性。RIE 処理
0
基板を用いることで比抵抗が
10
10
-1
10
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
1/3 程度に低減された。
-1
1000/T [K ]
（１.２.２.１）高移動度の測定と将来的な効果
合成パラメータのうち、フォスフィン(PH3)の濃度を変化させて、電子移動度の PH3 濃度
依存性を調べた。その結果、PH3 濃度を小さくするとともに、移動度は上昇した。一般的に、
キャリア濃度の低下とともに移動度が増加することは既知であるが、本研究では欠陥等の
不純物による compensation 効果が顕著になる低濃度で確認をおこなった。 今まで、350
NIMS P.5
cm2/Vs が室温でのホール移動度の世界最高値であったが、今回、図７に示したように 660
cm2/Vs という値が得られ、大幅に記録更新し欠陥の少ない薄膜が合成できたことを確認し
800
700
600
500
400
300
2
μ (RT)=660 cm /V-sec
μ~T
-1.3
2
Hall Mobility [cm /V-sec]
た。
200
μ~T
-1.2
-2.7
100
80
図 7 電子移動度の温度依存性。室温
60
300
400
500
600
700 800 900 1000
抵抗率は世界最高値を示す。
Temperature [K]
大幅に移動度が向上した効果を検証するために、
（株）東芝へｎ形半導体薄膜試料を提供
して、先方にてショットキーダイオードを試作し詳細に解析した。その結果、リンドナー
の活性化率はほぼ１と高く、加熱による n 形熱陰極の可能性が示唆される結果が得られた。
また、電力変換素子等のパワーデバイスへの適用できる可能性が、同時に見出された。
（３）実用化、事業化への取り組み
（３.１）成果の受取り手に対する適切な連携や技術普及
欠陥や不純物の除去により、大幅に電気抵抗を低減することが可能なことを見出したのは、
ドーピング濃度を増やしてもキャリア濃度が増え難いダイヤモンド n 形半導体の作製にお
いて、製品化プロセスに与える効果は多大なものがある。
電子源用のエミッター素材への適応を検証するために、リンドープダイヤモンドを合成し、
住友電工（株）に提供した。住友電工（株）では、このダイヤモンドを用いて、電子エミッ
タ特性を評価したが、さらに低抵抗であれば、電子放出が向上することが判明した。このた
め、当機構と産総研で開発したドーピング技術をベースに、住友電工が高濃度のリンドーピ
ング成膜法を開発し、さらなる低抵抗化を実施し、驚異的な 1103mA の大電流を取り出すこ
とに貢献した。
不純物濃度の大きく異なるリンドープダイヤモンドを合成し、
（株）東芝に提供した。
（株）
東芝では、これらの n 形ダイヤモンド表面に平面型ショトキーダイオードを作製し、金属-n
形ダイヤモンド接合界面の電気特性を詳細に評価した。ここから n 形ダイヤモンドが電子供
給体として重要な特性を持つこと確認され、次世代の高効率ダイヤモンド放電灯開発の指針
を示した
NIMS P.6
（３.２）波及効果
本プロジェクトで実施した液晶バックライト用の放電灯や、ナノスケール加工用の電子源
の開発に対して、ｎ形ダイヤモンドの低抵抗化は、大いに役立つ。また、既に開発が進ん
でいるボロンドープｐ形半導体とｐｎ接合を形成させることで、紫外線発光素子、紫外線
受光素子、トランジスタの高性能化（高周波、高温作動、耐放射線、大容量）の開発を加
速することが可能である。
以上
NIMS P.7
テーマ名（例）
①ナノドーピング技術の開発
２）電荷キャリア挙動測定と結晶評価
北海道大学
（１） 研究開発内容
（１.１）目標
・最終目標に対する達成度
最終目標値
達成レベル（達成度）
電荷キャリア挙動測定装置を開発し、信頼性の高い 電荷キャリア挙動測定装置の開
電荷輸送測定方法を確立する。電荷キャリアのドリフト 発に成功し、各種試料の測定を
速度、平均自由行程等を測定し、民間企業および公的研 行った。産総研が合成した薄膜
究所（神戸製鋼、産総研等）で合成したダイヤモンド自 は 4437cm2/Vs(電子)と非常に高
立膜、薄膜の評価を行う。
い移動度を持つことを明らかに
した。（１００％）
大電流電子源評価装置を開発し、新たに大電流電子 50kV までの高電圧印加実験に
源としてのダイヤモンドエミッター等を評価する（Ｘ線 成功し、X 線の発生に成功した。
（１００％）
発生用電子源等）
(１.２）成果の内容
(１.２.１）概略
本研究は 2 つのテーマからなる。一つ目は神戸製鋼所が開発を担当した pip 型ダイヤモ
ンド FET の上限性能を決定する i 層における正孔のドリフト速度を測定する方法を開発し、
結晶合成手法の改善に資することである。二つ目のテーマは住友電気工業が開発を担当し
たダイヤモンド電子源の高印加電圧加速実験を行い、高電圧印加時の電子放出特性を評価
すると共にダイヤモンド電子源の X 線源への適用可能性判断に必要な基礎データを取得す
ることにある。
(１.２.２）電荷キャリア挙動特性評価手法の開発
平成 15 年度下期は、独自開発を行ったα線をもちいた電荷挙動測定装置を主に使い、神
戸製鋼所で合成された多結晶ダイヤモンドの評価を系統的に行った。測定結果に基づき、
結晶合成手法の改善を行うことで、当初 5×102cm/s 程度であったドリフト速度を 3×
104cm/s と約 60 倍改善することに成功した。従来の装置では測定可能な電荷キャリアの過
渡時間が 20ns に制限された(FET を試料に直付けした場合は 10ns)ため、UV パルスレーザ
ー(Nd:YAG5 倍高調波:λ=213nm)の導入(別予算)を行った。
北海道大学 P.1
平成 16 年度にはこれまでの過渡時間 20ns の壁を打ち破り 3ns 程度まで精読良く測定可
能なシステムを開発した。この装置と従来からのα線をもちいた方法を併用することで、
これまでは全く不可能だった 10μm 以下の捕獲平均自由行程しか持たない結晶中における
ドリフト速度の高精度測定に成功した。この測定技術によって住友電気工業製 CVD 単結晶
の電荷挙動特性評価を行った。評価試料は主に大型合成基板用途を前提とした合成条件で
製作されたため、電荷捕獲平均自由行程は短かったものの、高圧高温合成 IIa 型より早い 4
×105cm/s のドリフト速度をもつことが分かった。
H17 年度は H16 年度に開発したシステムをベースに入射 UV 光をシリンドリカルレンズ
等で構成された縮小光学系によって幅 80μm 程度のシート状に整形したうえで、薄膜試料
に入射することで、電極部分からの光電効果の影響を抑えた。さらに回路系に 20GHz 以上
のアナログ帯域を持たせた上で、読み取り用デジタルオッシロスコープをアナログ帯域
5GHz に変えた(別予算)。この結果、UV パルスレーザーのパルス幅である 150ps に追従で
きる時間分解能を持った局所励起型電荷挙動測定装置が完成した。この装置は絶縁性ダイ
Mirror
DC Voltage
UV Pulsed LASER
Supply
wave length: 213nm
Electrode
Diamond Sample
Mirror
cylindrical
prism
lens
To DSO (5GHz)
slit
Electrode
coaxial load
図 1 薄膜評価装置の概要
ヤモンド薄膜中の電子、正孔の輸送特性を分離して測定することが出来る世界初の装置で
ある。装置の概要を図 1 に示す。これと平行して出力信号シミュレーションコードを開発
した。比較的単純な計算モデルを使用したにもかかわらず、実験データに極めて近い出力
波形が再現されており、この装置ならびに測定手法の信頼性を裏付けている。この装置を
もちいて産業技術総合研究所および住友電気工業が合成した厚さ 4～20μm 程度のダイヤ
モンド薄膜中における電荷挙動測定を行った。産業技術総合研究所の試料では電界強度
1600V/cm において正孔のドリフト速度が 7.1×106cm/s という、Canali 等が報告した天然
ダイヤモンドの最良値を上回る結果が得られた。この産業技術総合研究所の結晶膜は、合
成条件の最適化を行うことによりより高い数値が達成されるものと考えられ、電界強度が
北海道大学 P.2
飽和領域に入っていないことから、大幅なドリフト速度の向上も可能である。
図 2 に H15 年度に行った神戸製鋼所製多結晶ダイヤモンドのドリフト速度の改善結果、
H16 年度に行った住友電気工業製単結晶 CVD ダイヤモンドのドリフト速度、さらに H17
年度に行った産業技術研究所製 CVD ダイヤモンド薄膜のドリフト速度測定結果を Canali
等が報告した最良の天然ダイヤモンドの測定結果と合わせて示す。
産業技術総合研究所製
CVD ダイヤモンド薄膜
住友電工製単結晶 CVD
ダイヤモンドバルク
108
天然単結晶**
HP/HT type IIa単結晶
ＣＶＤ高配向
多結晶ダイヤモンド１
ＣＶＤ高配向
多結晶ダイヤモンド２
ＣＶＤ高配向
多結晶ダイヤモンド３
ＣＶＤ単結晶
CVD 薄膜
ドリフト速度[cm/s]
107
106
105 従来手法の
測定限界
104
103
102
102
神戸製鋼所製多結晶ダイヤモンド
103
104
105
106 のドリフト速度の改善
電界強度[V/cm]
図 2 評価試料と最良の天然ダイヤモンドのドリフト速度の比較
(1.2.3)ダイヤモンド電子源の高電圧加速特性評価と X 線源としての可能性検討
ダイヤモンドは LaB6、タングステンと比較し低温での電子放出特性に優れ、微細加工に
よる先鋭化が可能であることや、高耐久性が期待
されることから、μフォーカス X 線源への応用が
1200
期待されている。また、タングステン以上の耐久
1000
性が実証されれば、X 線透過装置や X 線 CT 装置
800
count
加速電圧50kV
用 X 線球への応用も期待できる。
600
本テーマは H17 年度のみ行った。まず大電流
400
電子源評価装置を開発し、W 熱電子源を使用して
200
装置ならびに測定系の動作試験を行った。さらに
0
0
1000
2000
3000
4000
ch
住友電気工業から支給されたダイヤモンド電子
源(P ドープ n 型シングルチップ、B ドープ p 型シ
図 3 ダイヤモンド X 線源からの X 線エ
ネルギースペクトル（W ターゲット）
ングルチップ)を装置に装着し、最大 50kV の印加
電圧を印加して電流放出特性を評価した。その際、試料の加熱温度を変化させ放出電流の
北海道大学 P.3
印加電圧依存性を測定した。
さらに陽極に W ターゲットを使用して 50kV までの高電圧加速を行った結果、図 3 に示
図４ ダイヤモンド X 線源を用いて撮影した時計ドライバー、ワニ口クリップ、鉛板
(星)の透過写真(加速電圧 50KV、W ターゲット、イメージングプレートを使用)
したように X 線の発生を確認した。評価装置はパイレックスガラスを使用しているためカ
ットオフの関係から、30kV 以上の領域で X 線強度が上がった。さらに発生した X 線を使
用して測定した透過像を図 4 に示す。撮影はイメージングプレートを使用した。ダイヤモ
ンドによる X 線の発生は世界初である。
（３）実用化、事業化への取り組み
電荷挙動測定についてはダイヤモンド FET 実現のために不可欠な神戸製鋼所の多結晶合
成技術の向上に寄与した。
ダイヤモンド電子源については X 線源としての原理検証をおこなった。市場調査を行っ
た結果、W 以上の耐久性が実証されれば十分な競争力をもち、実用化の可能性が高いこと
が分かった。特に医療分野において用いられる X 線撮影装置や X 線 CT 装置用 X 線管球は
価格が 500(胸部撮影用)～2000(X 線 CT 用)万円程度するうえに、交換頻度も高く、中規模
病院以上であれば必ず使用している装置であるため市場規模が大きい。本テーマについて
は至急 X 線源としての耐久性評価試験を行う必要がある。
（３.１）成果の受取手に対する適切な連携や技術普及
神戸製鋼所より絶縁性多結晶ダイヤモンド試料の提供を受け、電荷挙動特性、特にドリ
フト速度の測定を行った。系統的に合成された 30 個近い結晶の特性を評価行い、当初 5×
102cm/s 程度であったドリフト速度を結晶合成手法を改良することで 3×104cm/s と約 60
北海道大学 P.4
倍改善することに成功した。これにより、pip 型ダイヤモンドトランジスター製作に必要な
神戸製鋼所の基板合成技術の向上に寄与した。
また、UV パルスレーザーをもちいた電荷挙動測定装置では、H16 年度はバルク試料、
H17 年度は薄膜試料の評価を行える装置と評価手法の開発を段階的に行った。バルク結晶
では住友電気工業で合成された基板用単結晶 CVD ダイヤモンドの評価を行い、電荷捕獲平
均自由行程は短かいものの、高圧高温合成 IIa 型より早い 4×105cm/s のドリフト速度をも
つことを明らかにした。
薄膜評価では、産業技術総合研究所ならびに住友電気工業で合成された厚さ 2～14μm の
ダイヤモンド薄膜中における電荷挙動測定を行った。産業技術総合研究所の試料では電界
強度 1600V/cm において 7.1×106cm/s(電子)という、Canali 等が報告した天然ダイヤモン
ドの最良値を上回る結果が得られた。今後、成膜条件の最適化をはかり、高周波トランジ
スタへの応用を図る。
最後にダイヤモンド電子源の評価であるが、住友電気工業から供給された複数のダイヤ
モンド電子源の高電圧印加時の電流放出特性を評価した。また、ダイヤモンド電子源の X
線源としての可能性を実験的に検証し、世界で初めてダイヤモンド X 線源を実現した。
（３.２）波及効果
本研究テーマで行った開発は絶縁性ダイヤモンドの電荷輸送特性測定法の開発である。
この測定方法はダイヤモンドに限らず、絶縁性材料中における電荷キャリアの輸送特性を
評価することが出来る。したがって、必要があれば SiC や GaN などの他の材料の評価も可
能である。
二つ目のテーマでは、ダイヤモンド電子源の X 線源としての可能性を明らかにした。
以上
北海道大学 P.5
テーマ名
①伝導制御技術の確立
２）ナノ表面界面制御技術の開発
東北大学
（１） 研究開発内容
（１.１）目標
・最終目標に対する達成度
最終目標値
達成レベル（達成度）
電子親和力と表面ナノ構造との相 X 線光電子分光法、２次電子分光法等を用いて、
関を解明し、負性電子親和力発現の条 ダイヤモンド表面を水素終端した場合に、負性電
件を明らかにする。
子親和力が発現することを明らかにした。また、
世界で初めて、n 型および高濃度リンドープダイ
ヤモンドの表面エネルギーバンドを明らかにし
た。（１００％）
（１.２）成果の内容
（１.２.１）概略
ダイヤモンドが理論的に、NEA（負の電子親和力）であることは提唱されているが、まだ、
リンドープダイヤモンドについては実験的に立証されていなかった。このため、本プロジ
ェクトでは、東北大（Ｘ線光電子分光法（XPS）及び２次電子分光法(SES)）と産総研（全
光電子放出率分光法（TPYS））が、中心となり、それぞれ異なった計測手段を駆使して、
リンドープダイヤモンドのNEAの発現条件を明確にする方法をとり、さらに青山学院大学に
おいて、電気的特性を測定してNEAを確認するという連携体制を構築した。
東北大による電子分光測定および産総研のTPYS測定から、ダイヤモンド表面がNEA
と な る 条 件 が 明 ら か と な っ た 。 ボ ロ ン ド ー プ p形 ダ イ ヤ モ ン ド で は (001)面 、 (111)
面 と も 水 素 終 端 表 面 で Ｎ Ｅ Ａ が 実 現 し て い る こ と が 判 明 し 、 リ ン ド ー プ n型 ダ イ ヤ
モンド(111)水素終端面でも、NEA表面であることが判った。特に、産総研のTPYSの
結果から、n型ダイヤモンド(111)水素終端表面において、その電子親和力（χ）は
χ =-1.1eV程 度 の NEAで あ る こ と が 判 明 し た 。 こ れ は 、 世 界 初 の 定 量 的 成 果 で あ る 。
こ れ ら の 結果 を ベ ー スに し て 、 放電 灯 陰 極 では 、 ｐ 形 ダイ ヤ モ ン ド多 結 晶 膜 の各
種膜作製条件および表面処理条件でのχを網羅的に明らかにし、放電特性最適化 の
加速およびダイヤモンド物性との相関関係把握に寄与した。以上により、放電灯 陰
極降下電圧の低減に貢献した。
一方、SESによる電子エネルギースペクトル解析で、リンのドーピング（ｎ形半 導
体）により生じた欠陥準位より、多量の電子放出が起こることが判明した。この結
果から、高濃度のリン添加ダイヤモンド膜を、電子放出エミッタの素材として使 用
することにより、大電流の放出が可能となった。
東北大学 P.1
（１.２.２）測定方法
図１は、SES と XPS による表面電子状態分析と表面
エネルギーバンドダイヤグラム解析の概略を示したも
のである。NEA の有無は、SES スペクトルの低エネル
ギーピークの立ち上がり値(Ec)と特徴的な構造（E1）を
NEA のスペクトル
比較することにより判別できる。（図１中の実線スペク
トル）。これに対し、正の親和力（PEA）の場合は、点
線のようなスペクトルとなり判定できる。また、フェル
ミ準位は、参照用グラファイト試料の SES スペクトル
中の EA ピーク位置より決定できる。表面エネルギーバ
ンドダイヤグラムは C 1s 内殻準位のＸＰＳピーク位
置と半値幅より決定できる。 これらの決定を試料の同
一場所で直径約 0.8mm の領域について行える測定方法
は世界に類を見ない。
また、局所電界放出電子分光法は電界放射する電子の
エネルギー分析をすることにより、電界放射機構を明ら
図１ SESとXPSによる表面電子状態分析と表
面エネルギーバンドダイヤグラム解析の概略
かにすることが出来る。LEED は表面の比較的長い
(10nm 以上)の周期性を決定できる。
NEA の出現条件を明確にするために、プロジェクト内の各部署より下記の測定試料を集
め、東北大学、産総研とで相互に測定し、結果を比較検討した。
1)ボロンドープ p 型ダイヤモンド(001)水素終端試料（早稲田大学作製）。
2)ボロンドープp型ダイヤモンド(111)水素終端試料（産総研作製）
3)高濃度リンドープ(111)水素終端試料（住友電工作製、複数の成膜条件）
4)高濃度リンドープ(111)酸素終端試料（住友電工作製）
5)n型リンドープ(111)水素終端試料(産総研作製)
NEA のスペクトル
（１.２.３）NEA 発現の条件
ボロンドープ水素終端ダイヤモンド（ｐ形半導
体）の(001)面（早稲田大学作製）と(111)面（産総
研作製）の 2 つの試料について、主に SES と XPS
により、その表面エネルギーバンドダイヤグラムと
ＮＥＡの確認を行った。図２は見出された表面エネ
ルギーバンドダイヤグラムと対応する SES スペク
トル、XPS スペクトルを模式的に示したものである。
図２ ボロンドープ水素終端ダイヤモンドの表面エネルギーバンドダイヤグラム
東北大学 P.2
表面エネルギーバンドはほぼ平らで、表面近くでフェルミ準位に近接し、極表面近傍では下
に湾曲していると考えられる。 NEA の判定は、Ecutoff のエネルギーが SES の E1 ピーク
から求めた伝導帯下端 EC のエネルギー位置と一致することより得られた。
n 型リンドープ(111)水素終端試料(産総研作製)について、SES, XPS により表面エネルギ
ーバンドダイヤグラムとＮＥＡの確認を行った。NEA である点は，ボロンドープ水素終端
ダイヤモンドと同じであるが、表面エネルギーバンドダイヤグラムが表面に向かって上に
約 3.4eV 湾曲していることを見出した。高濃度リンドープ(111)水素終端試料（住友電工作
製）と高濃度リンドープ(111)酸素終端試料（住友電工作製）についても同様の SES,
XPS
測定を行い、電子親和力はわずかに正であること、表面エネルギーバンドダイヤグラムが
表面に向かって上に約 3eV 湾曲していることを見出した。
（１.２.４）高濃度リンドープに起因する電界放射機構の解明
高濃度（原料ガス PH3/CH4 濃度比で 20%）でリンをドープしたダイヤモンド(111)水素終
端面を側面に持ち、先端が先鋭化した試料（住友電工作製）からの局所電界放出電子分光
スペクトルを測定し、電界放射機構の解明を行った。
図 3 に、電界放出点からの電子のエネルギー分光スペクトル（５測定分）を示す。電界
放射ピーク(Field Emission Peaks)は、電界放出点の輝度の「瞬き」対応してエネルギー変
動している。また、エネルギー
はすべて基板のフェルミ準位
より低エネルギーにある。一方、
Xe ランプで伝導帯に励起され
た電子が２次電子となった２
次電子ピーク(SES Peaks（強
度は１０倍にプロットされて
いる。）)は、対応する電界放射
ピークより常に約 4eV 上にあ
ることが分かる。
図３
電界放出点からの電子のエネルギー分光スペクトル
以上のことより導き出される電界放出機構を模式的に示したものが、図 4 となる。
電界放射ピークはＳＥＳピークから約 4eV 下がったエネルギー位置から生じていること、
ＳＥＳピークは常に真空準位直上にあること、および高濃度リンドープダイヤモンドの表
面エネルギーバンドダイヤグラムを参照すると、電界放射ピークは表面エネルギーバンド
のフェルミ準位近傍より生じていることとなる。そこにはフェルミ準位をピン止めする表
東北大学 P.3
面不純物準位(Surface Defect Level)が存在し、電界により平らになったエネルギーバンド
のリン由来の不純物準位(Defect Level)から電子が表面不純物準位へ遷移して表面のポテン
シャル障壁をトンネルして放出されている。
リン由来の
不純物準位
表面欠陥の
準位
電子放出
ピーク
図 4 高濃度リンドープダイヤモンドからの電界 放射機構の模式図
(1.2.5) ｐ型（ホウ素ドープ）多結晶ダイヤモンドの負性電子親和力（ＮＥＡ）確認と電子
照射による 2 次電子放出係数δの測定（（株）東芝との共同研究）
Si あるいは Mo 基板上のホウ素
16.0
（放電灯陰極用試料）を、超高真空
14.0
走査電子顕微電子分光装置を用いて
SES 分析した。その結果，水素終端
した放電灯陰極用ダイヤモンド試料
は、単結晶と同様に明瞭な負性電子
親和力を有することを確認した。さ
らに、成膜条件を系統的に変えて、
二次電子放出係数δ（電子線放射）
を網羅的に測定した。電子照射によ
り（放電の要因として重要）得られ
電子照射 二次電子放出係数 δ
（B）ドープ多結晶ダイヤモンド薄膜
12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
二次電子放出係数 γ
たδと東芝で評価したイオン照射に
図 5 二次電子放出係数δとγの相関関
よる二次電子放出係数γとの相関を
図５に示す。δはγと一定の相関を有しており、放電灯陰極としての可能性をδによって
東北大学 P.4
スクリーニングできる可能性を示した。γに比べて、δは迅速・簡便に測定できる可能性
があり、量産的な場面での評価手段として期待できる。
（３）実用化、事業化への取り組み
（３.１）成果の受取り手に対する適切な連携や技術普及
・多結晶ダイヤモンド（ほう素ドープ）においても、負性電子親和力（NEA）こ と
を 確 認 し 、放 電 灯 陰 極材 料 に 適 して い る こ とを 立 証 し た。 さ ら に 、二 次 電 子 放 出
係 数 δ （ 電子 線 放 射 ）と （ イ オ ン照 射 ） 間 に、 強 い 相 関が あ る こ とを 見 出 し 、 放
電 陰 極 材 料の ス ク リ ーニ ン グ を 、測 定 容 易 な二 次 電 子 放出 係 数 δ で代 替 可 能 で あ
る こ と を 示し た 。 以 上の 測 定 結 果は 、 陰 極 降下 電 圧 を 低減 す る こ とに 大 き く 貢 献
し、今後も新しい指針を与えて行く。
・SES 観察により、リンドープ量が高濃度になったダイヤモンドからは、NEA 表面から
ではなく、リン添加に起因する欠陥に伴う電界放射機構を生じることが解明できた。（住
友電工との連携研究）。本電界放射機構により目標値の５倍以上の放出電流を得ることが
出来き、高濃度リンドープダイヤモンドを用いたナノスケール加工用電子源の実用化、
事業化へ更なる指針を与えていく。
本結果は、当初想定していた NEA 表面による電子放出ではないが、オリジナリティの
高い新機構で、東北大学、産総研および青山学院大学との緊密な連携研究体制から発見
できた成果である。
以上
東北大学 P.5
テーマ名
①伝導制御技術の確立
２）ナノ表面界面制御技術の開発
青山学院大学
（１） 研究開発内容
（１.１）目標
・最終目標に対する達成度
最終目標値
達成レベル（達成度）
電子親和力と表面ナノ構造との相関を解明
水素修飾（終端）したダイヤモンドの
し、負性電子親和力発現の条件を明らかにする。 電気特性評価（電子放出閾値電圧が大幅
に低下等）により、負性電子親和力の発
（電気特性の評価）
現を確認し、目標を達成した。
（１００％）
（１.２）成果の内容
（１.２.１）概略
測定試料として、リン添加（少量）選択成長へテロエピタキシャルダイヤモンドアレイ
を Ir 下地表面に作製し、水素およびフッ素により表面修飾を行ない、電子放出特性の評価
を行なった。水素修飾の場合と、フッ素修飾の場合では電子放出特性が大きく異なり、表
面修飾が電子放出特性に大きく影響することが明らかになった。水素修飾したダイヤモン
ドの電子放出閾値電圧が大幅に低下したことから、負性電子親和力が発現したと考えられ
る。この結果は、東北大学および産総研による XPS や TPYS 等による測定結果と一致する。
また、ケルビンフォース顕微鏡（KFM）を用いた表面電位測定においても、プローブで
ある Pt に対する相対電位の測定に成功し、ダイヤモンドは約０.１５eV と言う低い値を示
し、同手法を用いて放出電位の測定が可能であることを見出した。
また、FN プロットの結果より、仕事関数としてはフッ素処理エピタキシャルダイヤモン
ドの方が仕事関数が小さく、リン添加（少量）エピタキシャル成長ダイヤモンド層の低抵
抗化により、低電界における電子放出の可能性を見出した。選択成長技術を用いて形状を
制御したへテロエピタキシャルダイヤモンドアレイの作製を行なったのは世界で初めてで
あり、当研究室のみが可能な技術である。
また、放電灯陰極およびナノ加工用電子源の製品化を加速するために、二次電子放出特
性評価（東芝との共同研究）およびイオン注入によるキャリア注入制御（住友電工との共
同研究）を行なうための試料作製を、選択成長によるナノ形状制御技術を用いて｛100｝お
よび｛111｝優先配向ダイヤモンドアレイを作製した。大面積下地に、選択成長による形状
がそろったヘテロエピタキシャルダイヤモンドアレイの作製は世界初である。ヘテロエピ
タキシャル成長ダイヤモンドは、二次電子放出効率を測定したところ、放射イオン電圧：
青山学院大学 P.1
400V 程度において多結晶ダイヤモンド膜の２倍程度の値を示すことが明らかになった。ま
た、｛111｝優先配向膜の方が｛100｝よりも放出効率が高いことも明らかになった。次に、
ヘテロエピタキシャルダイヤモンドに対するイオン注入を行なった試料は、イオン注入前
の試料と比較して印加電圧に対する電子放出が、イオン注入前の試料と比較してより急峻
になることが明らかになった。これは、コンタクト部またはバルクの低抵抗化によると考
えられ、以上のことから、イオン注入によるキャリア注入制御が可能であることが明らか
になった。
（1.2.2）成果内容の詳細
①へテロエピタキシャルダイヤモンドからの電子放出機構の解明
ヘテロエピタキシャル成長ダイヤモンド表面からの電子放出機構の解明は、ダイヤモンド
の電子放出素子および放電灯陰極などの実用デバイス開発にとって重要な基礎データを得
るためには必要不可欠な項目であり、特に表面構造（終端面）と電子放出特性の相関を得
ることは、電子放出を利用する電子デバイスにとって重要な基礎データを提供することに
なる。本研究では、ヘテロエピタキシャル成長ダイヤモンドの表面終端構造を、異なる表
面準位を形成すると考えられる水素およびフッ素により終端させることにより、電子放出
特性に与える影響を明らかにするとともに、電子放出機構に関する考察を行なうことを目
的とする。ヘテロエピタキシャルダイヤモンドは、メタンおよび水素混合雰囲気中で対向
電極型直流プラズマを用いた前処理を施したエピタキシャル Ir 表面に、選択成長技術を用
いてリン添加エピタキシャルダイヤモンドアレイを作製した。図１に、今回作製したリン
添加選択成長エピタキシャルダイヤモンドアレイの写真を示す。
12
10
電
8
流
6
[n
4
As depo
H2処理
CF4処理
2
0
0
1150V
500 1000 1500 2000 2500
電圧[V]
2000V
3000 3500
2650V
図2．異なる表面修飾を行なったリン添加ヘテロ
図１．リン添加選択成長ダイヤモンドアレイ
エピタキシャルダイヤモンドアレイからの電子放出特性
作製したエピタキシャルダイヤモンドアレイ表面からの電子放出特性を、表面の水素化
およびフッ素化表面修飾をエネルギー精密制御プラズマ発生装置を用いて行なった。本装
置は、逆スパッタリング時に、永久磁石による磁場と電磁石による逆方向の磁界を相殺す
ることにより基板表面近傍において平面状のゼロ磁場を形成し、均一かつ非常にゆっくり
青山学院大学 P.2
としたエッチングを行なうものである。今回は、表面の終端構造形成のための気体元素吸
着をおこなうため、非常に弱い電力を用いて短時間のプラズマ暴露を行なった。実際の表
面修飾条件としては、投入電力：50W、放電気体：水素または 4 フッ化炭素、放電気体圧
力：2.5Pa、放電時間：10 秒である。表面修飾後のエピタキシャルダイヤモンド表面からの
電子放出特性を評価し、さらにはケルビンフォース顕微鏡（KFM）を用いて表面修飾後の
ダイヤモンド表面電位を測定することにより、ヘテロエピタキシャル成長ダイヤモンドか
らの電子放出機構を考察した。
図１示したエピタキシャルダイヤモンドアレイを用いて電子放出特性の評価をおこなっ
た。その結果をまとめたものを図 2 に示す。As-depo の状態では閾値が約 2000V であった
が、10 秒間の H2 処理の結果、閾値電圧は約 1150V まで低下した。さらに 10 秒 H2 処理を
行なったところ閾値電圧に変化が見られなかったことから、今回のプラズマ処理では、多
くとも 10 秒間で水素終端が飽和していることが明らかになった。次に、H2 処理を行なった
ダイヤモンド表面に対して、同じ処理条件で CF4 プラズマに 10 秒間暴露したところ、電子
放出の閾値は 2650V まで上昇し、さらに印加電圧を 3300V 程度まで上昇させても、放出電
流値は１nA 程度であった。CF4 処理時間をさらに 10 秒増加させても閾値電圧および電子
放出の傾向に変化が見られなかったため、やはり CF4 処理時間が 10 秒程度で、エピタキシ
ャルダイヤモンド表面におけるフッ素終端は、十分に飽和しているとみなした。以上の結
果から、水素および CF4 で表面終端した場合、ダイヤモンド表面からの電子放出特性には
大きな違いが得られることが明らかになった。
次に、Fowler-Nordheim の式により縦
軸を
I/V2、横軸を
1000/V としてプロッ
トした結果（F-N プロット）を図３に示
す。いずれの場合も、閾値電圧付近を堺
に低電界側と高電界側で異なる傾きを持
つ結果となっていることがわかる。F-N
10-5
10-6
I/V2
10-7
CF4処理
プロット中に示す傾きを比較すると、仕
事関数として考えた場合、水素処理した
H2処理
As
10-8
エピタキシャルダイヤモンド表面の仕事
関数が最も高く、CF4 処理した表面の仕
10-9
0
事関数が最も低い傾向にある。以上のよ
うに、電子放出点までの伝導機構は表面
修飾により大きく異なり、放出電流量に
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1000/V
図３．As-depoおよび表面修飾を施したエピタキシャル
ダイヤモンドの電子放出特性から得られたF-Nプロット
大きな差は生じているが、表面修飾状態
が異なることで電子放出に係わる仕事関数には大きな差が生じたことは明らかである。今
回の結果から、低抵抗リン添加エピタキシャルダイヤモンドの作製が実現できれば、CF4
処理表面を用いて、より低電界からの電子放出の可能性があることがわかる。
青山学院大学 P.3
次に、同じ試料を用いてケルビンフォース顕微鏡（KFM）を用いた表面電位の測定を行
なった。プローブとしては、ダイヤモンドに対して測定中にプローブ先端の導電性を確保
するため、比較的高硬度材料である Pt-Ir コートプローブを用いている。水素処理したエピ
タキシャルダイヤモンドの表面電位は、今回使用したプローブ材料である Pt の仕事関数
5.63eV よりも 0.07～0.2V の範囲で低い値が得られ、平均すると約 0.15V 低いという結果
が得られ,それから求められる水素終端ダイヤモンドの表面電位は 5.49eV であった。一方、
CF4 処理を行なった試料表面の表面電位は、ダイヤモンド表面における電気伝導が得られな
かったために（シート抵抗測定からは 10MΩ/□以上という値）、測定が不可能であった。
以上のことから、KFM を用いることにより、基本的には電子の放出準位の測定が可能で
あることが明らかになった。
②
二次電子放出効率およびキャリア注入評価用試料の作製
選択成長を用いたナノ形状制御技術を用いて、放電灯陰極およびナノ加工用電子源の製
品化を加速し、性能向上を目指すために、比較的広い Ir 下地表面に、形状の異なる（｛111｝
および｛100｝優先成長）へテロエピタキシャルダイヤモンドアレイを作製した。選択成長
は、前処理を行なった Ir 表面にレジスト塗布、露光及び現像、レジストで被覆された場所
（エピタキシャルダイヤモンドの成長点）以外の Ar イオンビームによるエッチング、レジ
スト剥離、エピタキシャルダイヤモンド成長という流れで行なった。プロセスフローを図
４に示す。ダイヤモンド成長時の、作製条件を制御することにより、優先成長方位を制御
することが出来る。今回は、αパラメータ：３の条件でピラミッド状のダイヤモンドアレ
イを作製した後に、αパラメータ：1.5 の条件に徐々に変更していくことにより、最終的に
{100}が優先的に観察される形状へと変化していく。図 5 は、以上の変化を実際の時間経過
とともに追った写真である。
本プロジェクトでは、図 5 に示したナノ形状制御技術を用いて、αパラメータの異なる
成長条件で｛100｝および｛111｝優先成長へテロエピタキシャルダイヤモンドアレイを作
製した。図 6 に作製したヘテロエピタキシャルダイヤモンドアレイを示す。作製した試料
① MgO上Irエピ膜の作製
④ Arイオンビームによる核発生層のエッチング
Ir(001)
MgO(001)
② バイアス核発生処理
⑤ レジストの除去
バイアス処理
⑥ ダイヤモンドエピ成長
③ パターニング
図4．Ir表面へのエピタキシャルダイヤモンド選択成長のプロセスフロー
青山学院大学 P.4
を東芝および住友電工に
α＝1.5～
CH4: 1%, ～1060℃
試料を提供した。住友電
工ではα＝３の条件で作
製したダイヤモンドピラ
ミッドアレイを用いて、
Ir とダイヤモンド界面へ
の Al イオン注入による
α＝3.0
CH4: 1%, ～1000℃
CH4:5%,
～
キャリア注入制御の可能
性について検討を行なっ
た。図 7 に、イオン注入
前後における放出電流の
変化を示す。測定は、試
料-陽極間距離：100μm、
即定時の真空度：10-7Pa
で行なった。その結果、
図５．
選択成長技術とナノ形状制御技術を用いて作製した形状の異なる
ヘテロエピタキシャルダイヤモンドアレイ（αパラメータ：３の成長から、αパ
ラメータ：1.5の成長への変化）
電子放出の立ち上がりに差は見られないものの、イオン注入後の試料においては、印加電
圧の増加とともに急峻な立ち上がりが観察され、印加電圧 1500V において、１桁高い放出
電流が観察された。以上より、イオン注入がキャリア注入制御に対して効果があることが
明らかになった。東芝では、αパラメータ 3 および 1.5 の選択成長ヘテロエピタキシャルダ
イヤモンドアレイ（図６に示したものと同じ作製条件で成長させたもの）を用いて、ヘテ
ロエピタキシャルダイヤモンドからの二次電子放出率の測定を行なった。比較試料として
多結晶ダイヤモンド膜を用いている。図８に、以上 3 種類の試料を用いて行なった二次電
子放出率の評価結果を示す。イオン照射の加速電圧が 100V 程度では二次電子放出率に大き
な差は無いが、加速電圧 400V 程度においては、ヘテロエピタキシャルダイヤモンドは多結
晶膜と比較して明らかに放出率が高いことがわかる。さらに、ヘテロエピタキシャルダイ
ヤモンド｛111｝優先配向ダイヤモンドは、
｛100｝優先配向ダイヤモンドと比較すると高い
二次電子放出率が得られていることがわ
かる。よって、ヘテロエピタキシャルダ
イヤモンドは、多結晶ダイヤモンドと比
較して高い二次電子放出率を有すること
が明らかになった。今後、ヘテロエピタ
キシャルダイヤモンドの結晶性の制御に
より、更なる特性向上が期待できる。
今回のプロジェクトで開発した選択
成長技術によるダイヤモンドナノ形状
α＝3.0で作製したダイヤモンド
α＝1.5で作製したダイヤモンド
ピラミッドアレイ
アレイ
図6．ナノ形状制御技術によって作製したヘテロエピタキシャル
ダイヤモンドアレイのSEMによる観察結果
制御技術を用いて、広い面積全面に精
青山学院大学 P.5
密な方位制御および形状制御を行なったエピタキシャル成長ダイヤモンドアレイを作製す
ることは、世界で初めてであり、また、他の研究機関の追随を許さない世界最高の技術で
あることは明らかである。今後、他の研究機関が今回と同等のレベルに達するには非常に
時間がかかることは明白であり、以上のことから、本技術の実証と、それにより得られた
デバイス基礎特性評価結果は、本プロジェクトの大きな成果と考えている。
10-3
3.5
10-4
-5
電 10
流
10
d:100μm
-7
2.5
AY05(100)
子
2.0
放
1.5
多結晶膜
結晶の表面占有率
出
イオン注入前
率
γ
AY05(100)
AY06(111)
多結晶膜
1.0
0.5
53％
30％
100％
0.0
10-8
10-9
0
次
AY06(111)
電
イオン注入後
値 10-6
（A)
二
3.0
0
100
200
300
400
500
600
照射イオンの加速電圧 Va［V]
1000
2000
印 加 電 圧
3000
図８．ヘテロエピタキシャルダイヤモンドおよび多結晶
ダイヤモンドからの二次電子放出率
図７．イオン注入前後における放出電流の変化
（結晶粒子の占有面積を考慮して規格化したもの）
（３） 実用化・事業化への取り組み
（３.１）成果の受取り手に対する適切な連携や技術普及
今回実現したナノ表面・界面制御技術は、現在最も結晶性に優れた Ir 表面へのヘテロエ
ピタキシャル成長技術を、ナノ形状制御およびナノ表面・界面制御技術として確立したも
のであり、また、大面積基板に対しても適応可能であることを実証した。直流放電を用い
た大面積前処理技術は非常にオリジナリテイの高い技術であるため、今後は、成果の受け
取り手との間で適切な技術移管を検討していく必要がある。また、前処理を行なった Ir 基
板表面へのダイヤモンド成長は、今回の成果を元にすれば、基本的に現在ダイヤモンドの
作製が可能な気相成長法であれば、いかなる方法を用いてもダイヤモンドのナノ形状制御
およびナノ表面制御は可能である。すでに東芝および住友電工に対して試料提供を行なっ
ており、ヘテロエピタキシャルダイヤモンドを用いるメリットが見え始めている。今回の
プロジェクトにおける製品化に対しては、今後連携を深めることにより、一層の貢献が可
能である。
（３.２）波及効果
今回の成果は、精密なナノ形状制御、ナノ表面・界面制御を可能とするものであり、か
つ大面積基板への適応も実現した。よって、今回のプロジェクトで目指す放電灯陰極、ナ
青山学院大学 P.6
ノ加工用電子源以外のダイヤモンド素子への技術的波及効果は絶大である。また、今回実
現したヘテロエピタキシャルダイヤモンドの選択成長技術およびナノ形状制御技術は、ダ
イヤモンド中の欠陥制御技術（ナノ構造制御技術）に繋がるものであるため、ダイヤモン
ドを用いたバイオチップや、パワーデバイスへの貢献も十分に期待され、その経済効果は
非常に大きいものと考えている。
青山学院大学 P.7
テーマ名
①伝導制御技術の確立：低抵抗ソース・ドレイン領域と高品質絶
縁膜の開発
②ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価：
高周波トランジスタの開発
早稲田大学(06.04.28)
（１） 研究開発内容
（１.１）目標
・最終目標に対する達成度
最終目標値
達成レベル（達成度）
単結晶ダイヤモンド基板を用いて40GHz以上 達成(50GHz)（100%）・B（ホウ素）ドー
で動作する高周波トランジスタを試作・検証 プの最適化によるキャリア速度の向上
する。
及び Al O ゲート等により実現。
2 3
（１.２）成果の内容
高周波トランジスタは開発要素が多いため、Key となる技術開発に関して、下記の詳細
化した各目標値を定め、各技術の進捗状況とマッチングの管理を行い、効率的な研究開発
を実施した。本文では、各詳細最終目標に対して説明する。
詳細最終目標値
達成レベル（達成度）
①トランジスタの寄生抵抗を減少させるた 達成(0.9 ΚΩ /□)（100%）
・FIB 装置を用い
め、シート抵抗 1ΚΩ /□以下のソース・ドレ 基板を昇温し金属イオンを照射。B ドープの
イン領域を形成する。
最適化によるキャリア速度の向上。
②高周波特性の改善のため、トランジスタ形 達成(300cm2/Vsec)（100%）・Al を自然酸化
成後のチャネル移動度 200cm2/Vsec 以上が得 し低リーク電流、表面蓄積層にダメージを
られる絶縁膜を形成する。
与えない Al2O3 ゲート絶縁膜を形成、高移動
度を実現。
③40GHz 以上で動作する高周波トランジスタ セルフアラインプロセスの改良や電子線リ
のプロセス技術を開発する。
ソグラフィによる微細描画技術の開発によ
り、50GHz の発振に成功。
（１.２.１）概略
ダイヤモンド高周波トランジスタの発振周波数の向上および高出力化のために、図１に
示すような技術開発を行い、最終目標である４０GHz 以上の発振に成功（50GHz）した。
さらに、電力密度（世界最高の 2.14W/mm、１GHz）の高出力化も可能になった。 従来は
ドーピングしないダイヤモンド膜の表面に、水素終端をして表面蓄積層を発生させ、半導
早稲田大学 P.1
FIBによる低抵抗
Al 2 O3 )
絶縁膜 (CaF
(CaF2 →
→A O )
絶 縁
2
2 3
微細化（0.3→0.15μm）
Source
Drain
微 細
Au
Gate幅
Sourc
Au
Gat
表面蓄積層
表面蓄積
Undoped → Boron doped diamond
(100)
Ib diamond
(100)
Ib (HPHT)
diamond
最大発振周波数：20GHz → 50GHz
図 2 ダイヤモンド MISFET
図1ダイヤモンドMISFET断面構造
とゲート電極の SEM 写真
（黒字は開始前、赤字は終了時）
体層（ｐ形）として用いていたが、寄生抵抗が大きくかつ安定しない問題があった。この
寄生抵抗を低減させるために、FIB（Focused Ion Beam Equipment）装置を用いて、ダイ
ヤモンド表面に金属イオンを照射して低抵抗化を図り、膜全体の低抵抗化を行いシート抵
抗を 0.9ΚΩ /cm2 まで低下することに成功した。また、ホウ素を添加したダイヤモンド層に
水素終端して、キャリア速度の速い表面蓄積層を用いることにより、発振周波数の向上が
可能となった。
また、ゲートの絶縁膜として、表面蓄積層を形成する表面水素に影-響を与えない CaF2
膜を用いていたが、安定な Al2O3 酸化物を用いることにより絶縁耐圧が向上し、リーク電流
の低減により、目標値を越えるチャネル移動度 300cm2/Vsec を達成することが出来た。
単結晶基板を用いた高周波トランジスタの作製においては、セルフアラインプロセスの
改良や電子線リソグラフィ装置による微細描画技術の開発により、最大発振周波数（fmax）
50GHz の発振が可能になった。
（１.２.２）寄生抵抗の低減
①低抵抗ソース・ドレイン領域の形成
・ソース・ドレイン間の水素終端ダイヤモンドのホール蓄積層は、シート抵抗が 10 ΚΩ/
□と高いため高出力 FET 用には不向きであり低抵抗化する必要がある。今回集束イオン
ビームを用いたイオン照射により局所低抵抗層を形成し、それをソース・ドレイン領域
に用いるべ
現行のFET（電界効果トランジスタ）の構造
新型FETのモデル
く評価した
(図 3, 4)。
水素終端ダイヤモンドのホール蓄積層
Source
Ａｕ
RS
Gate
Metal
Insulator
RD
（ p型半導体）
Drain
イオン照射低抵抗層
Source
Ａｕ
Ａｕ
Gate
Metal
Insulator
Id：大
Id：小
図 3 イオン照射による低抵抗層の形成
早稲田大学 P.2
Drain
Ａｕ
イオン照射条件
照射中の基板温度:
室温,100℃,200℃,240℃,400℃に
保ち、Au イオンを照射し、ドーズ
量に対するシート抵抗測定
1×1015cm-2 で 0.9ｋΩ/□
Sheet Resistance [Ω/sq]
★ R.T
● 240℃
■ 100℃ ▲ 200℃
◆ 400℃
1010
108
106
104
102
100
（240℃）
1015
1014
Dose [ions/cm2]
1016
図 4 照射時の基板温度によるシート抵抗変化
1A/mm を超える高出力・高周波 FET の実現のためにはソース・ドレイン領域を 1ΚΩ /□以下
にする必要がある。基板温度を上げ収束イオンビーム照射することによるシート抵抗の変
化を測定し、シート抵抗 0.9 ΚΩ /□が得られる条件を見いだした。
またこの低抵抗化した基板に Pt を使用しオーミック接合を形成し、+12～-12V で良好な
オーミック特性の低接触抵抗（1x10-5 Ω cm2）が得られた。
②B-doped（ホウ素添加）ダイヤモンドによるキャリア速度の向上
ボロン濃度 1017~1018cm-3(キャリア濃度~1014cm-3)のホモエピタキシャル層での高い表面
移動度を利用し、従来より 2 倍高いキャリア走行速度 6x106cm/s を得た。この値は飽和速
度(1x107cm/s)の約 60%に到達している（図 5）。
Diamond CaF2 MISFET
Diamond Al2O3 MISFET (In this work)
100
AlGaN/GaN HEMT
飽和速度 :
vS=1x107cm/s
Velocity = Saturate
fT =
fT[GHz]
30GHz
vS
2πLG
報告されている飽和速度
GaN
Diamond
10
V =6x106cm/s
V =3x106cm/s
2.2×107cm/s
1 ×107cm/s
アルミナ絶縁膜
Source
Gate
Drain
1
1
Lg [µm]
0.1
高移動度 ホール蓄積層
図 5 ゲート長 Lg と遮断周波数 fT
（１.２.３）高耐圧絶縁膜の形成（チャネル移動度 200cm2/Vsec 以上）
新しいゲート絶縁膜(Al2O3)の開発：自然酸化アルミによるゲート絶縁膜を開発し、3nm
早稲田大学 P.3
の膜厚で 8MV/cm の絶縁耐圧が得られた。さらに、ダイヤモンド FET で初めて移動度の
2
Effective mobility [cm /Vsec]
IDS [mA/mm]
垂直電界依存性を測定し、移動度 300cm2/Vs が得られた（図 6、目標値は、200cm2/Vs）。
VGS [V]
-40
-2
-30
-1.5
-20
-1
-10
-0.5
0
0
-2
-4
-6
-8
-10
VDS [V]
400
300
E
-0.5
200
100
0.01
0.1
1
Effective field [MV/cm]
図 6 実効チャネル移動度の測定結果
（左上：移動度を測定した FET の静特性、右上：実効移動度）
これによりゲートリーク電流を低減化したダイヤモンド MISFET で、最高の遮断周波数
fT:30GHz,最大発振周波数 fmax:50GHz の特性が得られた。
（図 7）。なお、測定した MISFET
のゲート長は、0.3μm であり、今後 0.15μm までの微細化が可能になれば、遮断周波数お
よび最大発振周波数は、さらに向上すると考える。
30
Gain dB
|h21|2
VDS = -20V
VGS = 0V
20
MSG/MAG
30GHz
6dB/oct
10
50GHz
0
1
10
Frequency GHz
100
図７ ゲート絶縁膜 Al2O3,ゲート長 0.3μm
[fT:30GHz,
fmax:50GHz]
（１.２.４）40GHz 以上で動作する高周波トランジスタのプロセス技術開発
発振周波数（fmax）が 40GHz 以上の高周波特性を有する FET ではゲート長を 0.2μm 以下に
する必要がある。またゲート・ソース間の長さはゲート長の 2 分の 1 以下でないと、その
部分の直列抵抗成分により相互コンダクタンスが向上しなくなるため、セルフアライン(自
己整合)プロセスの開発によりゲート・ソース間隔の短縮を図る必要がある。
本研究ではセルフアラインプロセスによるゲート電極作製技術を確立し、ドレイン・ソ
早稲田大学 P.4
ース間の寄生抵抗の低減を試みた。プロセスの概略を図 8 に示す。さらに、TFE（サーマル
フィールドエミッション）電子銃を搭載し、加速電圧 50kV の電子線リソグラフィ装置を導
入して、セルフアラインプロセスへの応用を目的とした微細描画技術を確立した。
この結果、セルフアラインプロセスの高精度化が可能となり、ゲート長 0.15 μm により
従来のゲート絶縁膜(CaF2)とアンドープ基板にても、fT: 30GHz, fmax: 48GHz の MISFET
の作製が可能となった。
① HPHT Ib ダイヤモンド基板
上にCVDダイヤモンド薄膜を
エピタキシャル成長
② 真空蒸着によりAuを基板全
面に蒸着
④ Auをウェットエッチングして
デバイスパターンを作製後、
Auのパターンをマスクにして
デバイスをアイソレーション
⑤ セルフアラインプロセスを利用
してゲート電極を蒸着する部分を
ウェットエッチング
③ プロービング用のAuパッド
を電気めっきより形成
⑥ ゲート電極をリフトオフにより
形成
図 8 セルフアラインプロセスを用いたデバイスの作製フロー
2.14 W/mm
50
Pout
Gain
P.A.EFF
20
40
16
30
12
20
8
10
4
0
-4
0
4
8
12
16
20
0
24
P.A.EFF [%]
Pout [dBm] , Gain [dB]
24
RF Power Density [W/mm]
（１.２.５）高周波高出力特性
10
32W/mm(Cree ‘04)
2.14W/mm(Waseda ‘05)
1
2.1W/mm(NTT ‘05)
0.35W/mm(NTT&Ulm ‘03)
0.1
10
100
Drain Voltage [V]
Pin [dBm]
図 9 パワーMISFET の 1GHz 出力
LDMOS
GaAs FET
SiC MESFET
AlGaN/GaN HEMT
Diamond FET
図 10 競合トランジスタとの高周波出力比較
・ゲート長：0.3 μm, ゲート幅：100 μm の MISFET を作成し、ロードプル法で得られた
最適インピーダンスで入出力電力特性を測定した結果、GaAs FET、LDMOS を越える最大
早稲田大学 P.5
電力密度:2.14W/mm を達成した（図 9）。2.14W/mm はダイヤモンド MISFET では平成 18
年 3 月時点で世界最高値である。
(2)まとめ
・最終目標値は全て達成した。即ち高周波トランジスタの最大発振周波数は目標 40 GHz
以上に対して 50GHz、ソース・ドレイン領域のシート抵抗は目標 1ΚΩ /□以下に対し、
0.9ΚΩ/ϒ, トランジスタのチャネル移動度は200cm2/Vs 以上に対し300cm2/Vs を得た。
・1GHz での高周波出力用 FET では、ダイヤモンド MISFET で世界最高値の 2.14W/mm
が得られた(平成 18 年 3 月時点)。この値は実用化されている Si LDMOS, GaAsFET を超
える出力電力密度である。
・これによりマイクロ波帯で実用性能を有するダイヤモンド FET の実現可能性を実証する
ことが出来た。
(3)実用化、事業化への取り組み
(3.1)成果の受取り手に対する適切な連携や技術普及（以下参考資料３：図３参照）
・上に述べた技術成果は全てプロジェクト内部の製品化（高周波トランジスタ）部署であ
る株式会社神戸製鋼所に提供されている。またプロジェクト期間中に神戸製鋼所で試作
した FET の試作品については、早稲田大学で追加の前工程加工および性能測定（高周波
特性）と評価を実施し連携を強化している。
・早稲田大学と神戸製鋼所でトランジスタの構造的に類似点が多く同一技術としての共用
が可能である。即ち、
①両者とも横型 MISFET 構造での実用化を目標にしている。②ゲート直下のキャリア蓄
積層は神戸製鋼所では高抵抗領域から試作を進めている。これによりノーマリーオフの
デバイスが実現している。早稲田大学ではボロンが若干入った条件である。ボロンの導
入により相互コンダクタンス gm は 84mS/mm に向上している。この結果、高周波特性
も改善され 50GHz の最大発振周波数が得られている。ゲート直下の最適条件は両者の実
用化試作で見極める計画である。
③ゲート絶縁膜材料：両者とも同じ Al2O3。電極材料は両者で Pt を検討している。
④基板材料：早稲田大学で確立した単結晶ダイヤ上でのトランジスタ作成プロセスは
神戸製鋼所のヘテロ基板上のプロセスに適用予定である。
・産総研との共同開発
産総研とは MISFET の開発に於いて、下記の共同開発をおこない、大きな貢献があった。
①B-doped ダイヤモンドは、産総研が開発した高品質ｐ型ダイヤモンドの成膜技術を参
考に、早稲田大学と技術的な検討や議論による改良を行い、MISFET に適した成膜方法
を早稲田大学が完成したものである。
②ゲート絶縁膜（Al2O3：厚み数 nm）の特性向上のために、産総研の協力により断面の TEM
早稲田大学 P.6
観察を行い、リーク電流の低減に役立つことができた。
③イオン照射により局所低抵抗層を形成し、それをソース・ドレイン領域に用いる際に、
関西センターよりイオン照射に関する技術的なアドバイス受け、検討を行いながら実
施した。
(3.2）波及効果
ダイヤモンド FET の特徴は第一に耐熱性、高熱拡散性にある。ダイヤモンドは物質中最
高の熱伝導率 22W/cmK(SiC の 4 倍、GaN の 5 倍)を有するのでダイヤモンドを使用した FET
はパワー密度で競合材料を凌ぎ、冷却 FIN 等の放熱構造の簡略化が可能で広い温度範囲で
使用可能である。第二にダイヤモンドは半導体中最高の絶縁破壊電界 107V/cm (SiC の 3 倍、
GaN の 3 倍)の特性を持つため高耐圧 FET の実現が可能である。高い電源電圧と高負荷イン
ピーダンスの採用により電源電流を下げ効率の良い高周波出力装置の設計が可能となる。
第三にダイヤモンド FET ではノーマリーオフのデバイスが実現できる。これは他のワイド
バンド半導体では現状実現が難しいと考えられる。これによりダイヤモンド FET では装置
の電源が一種類ですむ特長がある。これらの特長を生かし、ダイヤモンド FET に向いた用
途例として高温の屋外用機器がある。車載用小型レーダー、電装用、屋外無線 LAN 基地局、
光ケーブル屋外端末など種々期待される。
以上
早稲田大学 P.7
①ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価
１）放電灯陰極
株式会社 東芝
（１）
研究開発内容
（１.１）目標
・最終目標に対する達成度
最終目標値
達成レベル（達成度）
ダイヤモンド膜の放電特性と希ガス並びに関連ガ 水素微量添加放電ガス組成の開発等に
スの組成・圧力条件及び表面処理条件との相関を より、放電電圧の目標を超えた低減と保
解明し、放電電圧低減のための指針を明らかにす 持の可能性を実証。（１００％）
る。
多結晶ダイヤモンド膜により陰極を試作し、現行バ 系統的な多結晶ダイヤ膜の作製・評価と
ックライト放電灯（30-40lm／W）比で 10％以上の発 前記ガス組成の開発により、現行材料よ
光効率向上に見通しを得るため、放電時の陰極降 り最大約 65％の低減となる 50V を切る陰
下電圧を現行陰極材料（Ni）より 30％以上低減し、 極降下電圧を実証。（１００％）
100Ｖ以下を実現する。
多結晶ダイヤモンド膜陰極を適用した放電灯の機 放電灯機能試作により、動作電圧の低減
能試作と評価を行い、プロセス・構造・性能等にお を実証した。実用化への課題（放電電流
値の増大、耐久性能開発、陰極量産プロ
ける実用化への課題抽出を行う。
セス開発等）を抽出。（１００％）
（１.２）成果の内容
（１.２.１）概略
冷陰極放電灯（Cold Cathode Fluorescent
Lamp: CCFL）は、図１に示すように、液晶ディ
スプレィのバックライトとして広く用いられてい
る放電灯の一種で、近年のノート PC や液晶
TV 需要に支えられて、急速にその需要が拡
大している。生産額は 2004 年時点で一般用
蛍光灯の 40%以上の規模に達しており、重要
な産業分野を形成している。冷陰極放電灯で
図 1 冷陰極放電灯 (CCFL)の適用製品
は、放電ガスイオンが陰極表面に作用することで放出される二次電子を放電生起･持続の源とし
て用いているため（図２参照)、熱電子放出を用いる熱陰極型に比べ、フィラメントが不要で長寿命
であり、細径化できる利点がある一方、陰極近傍に放電を維持するための大きな電圧降下（=陰
極降下電圧）が生じ、陰極でのエネルギー損失が大きいことが課題になっている。本テーマでは、
東芝 P.1 [公開]
冷陰極放電灯の陰極降下電圧低減のため、
ダイヤモンド薄膜を用いた放電用冷陰極の
開発を実施した。その結果、現在広く用いら
れているニッケル Ni の陰極降下電圧（約
140V）に対して、最高で 65%減（50V 以下）と
なる低陰極降下電圧を実証した。これは、
30％以上（100V 以下）とした目標値の 2 倍以
上の低減幅であり、世界的にも例を見ない先
導的な結果である。さらに、細径放電灯用陰
極の試作を行い、最終的に実際の CCFL と
同様の外形形状をもつ封止型放電管を作製
図 2 冷陰極放電灯の原理と課題
し、ダイヤモンド膜形成による電圧低減効果
を実証すると共に、初期的な耐久評価をおこなった。これらを通じて、実用化への課題抽出を行い、
初期の目標を達成した。
以上
東芝 P.2 [公開]
テーマ名（例）
①ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価
２）ナノスケール加工用電子源
住友電気工業（株）
（１） 研究開発内容
（１.１）目標
・最終目標に対する達成度
最終目標値
達成レベル（達成度）
1 平方ミリメートルの範囲に 100 個以上のダイヤモ 1 平 方 ミ リ メ ー ト ル の 範 囲 に
ンド電子源を、50nm 以下の先端半径と 10%以内の高さ 30nm の先端半径を有する 100
個のダイヤモンド電子源を、4%
均一性で形成する。
の高さ均一性で形成した。
（１００％）
1 平方ミリメートルの範囲にダイヤモンドの先端を 1 平 方 ミ リ メ ー ト ル の 範 囲 に
有する電子源が 100 個以上集積化され、電流の分割制御 100 個の電流の分割制御が可能
が可能な電極が配線されたダイヤモンド電子源を試作 なダイヤモンド電子源を集積化
し、80%以上のダイヤモンド先端を 30%以内の電流均一 し、82%のダイヤモンド電子源
性で制御できることを可能にする。
を 30%以内の電流均一性で制御
できることを実証した。
（１００％）
試作した1平方ミリメートルの範囲に集積化し ｎ型ダイヤモンドアレイ電子源
配列したダイヤモンド電子源の性能を評価し、合計 で 1 平方ミリメートルの範囲か
100mAの電子ビームを、300V以下の引出し電圧で取 ら 、 300V の 引 出 し 電 圧 で
り出せることを検証する。
1103mA の大電流を取り出すこ
とに成功した。
（１００％）
（１.２）成果の内容
（１.２.１）概略
ダイヤモンドの電子を容易に放出する特性を活かしたナノ加工用電子源を開発するため
に、
「ナノ加工技術の高精度化」、
「特性評価のための均一エミッタアレイの作製と評価」、
「エ
ミッタアレイによる大電流性能確認」に分けて定量的な目標を設定した。これらの目標が
順調に達成できたので、
加速財源により Tip 型ナノ加工用電子源のモジュール試作を試み、
ユーザでの使用を考慮した評価を行った。
・ダイヤモンドナノ加工技術の高精度化
ＮＥＤＯの「炭素系高機能材料技術」の成果を発展させたダイヤモンド基板技術により、
住友電工 P.1 [公開]
1 平方ミリメートルの範囲に 30nm の先端半径を有する 100 個のダイヤモンド電子源を、
4%の高さ均一性で形成した。
~30nm
4.0
500nm
3.6
(b)
高さ(μm)
(a)
3.2
1mm 角内の
100 個
4%
2.8
2.4
2.0
(d)
(c)
図．a)ダイヤモンド突起先端 b)ダイヤモンド突起
c)均一化突起 d)突起高さ分布
・ 特性評価のための均一エミッタアレイの作製と評価
電子源としてのダイヤモンドのポテンシャルとドーピングや加工技術の精度を検証する
分割したゲート電極つきのダイヤモンドエミッタアレイを試作し、電流の均一性を調べた。
その結果、1 平方ミリメートルの範囲に 100 個の電流の分割制御が可能なダイヤモンド電子
源を集積化し、82%のダイヤモンド電子源を 30%以内の電流均一性で制御できることを実
証できた。
(b)
(c)
(a)
図．a)1mm2中作製された100素子の
ダイヤモンドエミッタアレイ b)1素子
c)ゲート電極付きダイヤモンドエミッタ
・エミッタアレイによる大電流特性の検証
ダイヤモンド電子源の性能向上を検証するため、ダイヤモンドエミッタアレイからの電
子放出電流を評価した。最終的に低抵抗ｎ型ダイヤモンドを用いたエミッタアレイで、1 平
住友電工 P.2 [公開]
方ミリメートルの範囲から、300V の引出し電圧で 1103mA の大電流を取り出すことに成功
した。
1000
p型
800
ｎ型
ｎ型：H18年3月
600
ｐ型：H17年10月
ｐ型：H18年3月
2
1mm の合計電流
1200
400
ｐ型：H18年1月
200
ｐ型：H17年10月
ｎ型：H17年3月
0
0
500
1000
1500
2
電流密度（mA/mm ）
図．大電流化の進展
・ ナノ加工用電子源評価用モジュールの作製と評価
ユーザでの使用を考慮したナノ加工用ダイヤモンド電子源モジュールを試作し、性能を
評価した。ダイヤモンド電子源に期待される特長である低温電子放出とそれによるエネ
ルギー分散の小ささを実証した。低温電子放出では、従来電子源の１２００℃～１８０
０℃に対して、６００℃で１００μＡの充分なエミッション電流を得ることができた。
これにより。電子のエネルギー分散は、従来型電子源の約０．５ｅＶに対して０．２ｅ
Ｖと小さく、従来にない大電流のナノサイズ電子ビームを発生できる目途がついた。ま
た、このダイヤモンド電子源を用いて世界で初めて２次電子顕微鏡写真を撮影すること
に成功した。ダイヤモンド電子
から、従来電子源に比べて充分
競争力のあるコストで製造でき
る見通しを得た。
140
120
Tip
100 ﾀﾞｲﾔ
（高濃度ﾘﾝﾄﾞｰﾌﾟ）
80
60
LaB6
40
ﾀﾞｲﾔ Tip
20
（ﾎｳ素ﾄﾞｰﾌﾟ）
0
0
200 400 600
800 1000 1200
Ｔｉｐ温度 [推定] （℃）
エミッション電流（μＡ）
源モジュールを試作した結果
図．ダイヤモンド電子源モジュール
からの電子放出特性
住友電工 P.3 [公開]
５００
μ ｍ
図．世界で初めてダイヤモンド電子源で
観察された走査２次電子像(SEM)
以上
住友電工 P.4 [公開]
テーマ名
②ダイヤモンドデバイスの開発と試作評価
３）高周波トランジスタ
（株）神戸製鋼所
（１）研究開発内容
（１.１）目標
・最終目標に対する達成度
最終目標値
ヘテロエピタキシャル・ダイヤモンド基板
を用いて、25mm 径以上の基板領域に、ｐｉ
ｐ構造を有する高周波トランジスタを試作
し、出力特性および作製コストを検証した上
で、実用化のための課題を抽出・解決する。
ダイヤモンド高周波トランジスタの作製
プロセス技術を確立し、従来のダイヤモンド
半導体デバイスと比較して、ｐ形ダイヤモン
ド層の抵抗率およびゲート絶縁耐性を１桁
以上向上し、各々、5×10-3Ω･cm、3×106V/cm
を得る
達成レベル（達成度）
ヘテロエピタキシャル・ダイヤモンド基
板を用いて、25mm 径以上の基板領域に、ｐ
ｉｐ構造を有するトランジスタを試作し、
ｆmax=4.0GHz、300℃動作を実証した。また、
コスト要因を抽出し解決手段を検討した。
（１００％達成）
チャネル長最小 0.05μm に相当するダイ
ヤモンド選択成長技術などのプロセス技術
を確立するとともに、ｐ形ダイヤモンド層
の抵抗率およびゲート絶縁耐性を各々、3.7
×10-3Ω･cm、4.9×106V/cm に向上させた。
（１００％達成）
（１.２）成果の内容
（１.２.１）概略
単結晶ダイヤモンド基板では、目標値
40GHz を超える出力特性を示すことに成功
し（早稲田大学担当）、高周波トランジス
タとして十分に高いポテンシャルを持つ
ことを実証した。一方、産業化に際して量
産性を考慮すれば、１インチ以上のウェハ
図１
ｐｉｐ型トランジスタの断面構造と
各部開発の主な成果
径拡大が見通せるヘテロエピタキシャ
ル・ダイヤモンド基板（以下、ヘテロエピ基板）の実用化
が必要で、それには、実際にデバイスを搭載して特性を示
す必要がある。
また、ダイヤモンド・トランジスタの前記最高性能は水
素終端導電層型で得られたが、特に屋外使用が想定される
基地局間無線通信の応用分野においては、湿度や温度の影
響を受けにくいｐｉｐ型（図１）についても有力な解とし
て実用性を検証しなければならない。
そこで、シリコン単結晶ウェハ上ヘテロエピ基板を用い
神戸製鋼 P.1 [公開]
図２
ｐｉｐ型トランジスタの
光学顕微鏡写真
てｐｉｐ型トランジスタを試作、実証に取り組んだ（図２）。
その結果、同種ヘテロエピ基板、同型トランジスタでは初めてマイクロ波帯での動作確
認に成功した （チャネル長 0.4μm のデバイスにおいて遮断周波数 1.4GHｚ、最大発振周波
数 4.0GHｚ）（図３、４） 。
Lch=0.2μm
-1 Vg= -10 to -20 V
発した 25mm 径
いてｐｉｐ型
トランジスタ
|H21|2
20
-0.6
Vg=-16V
-0.4
15
10
MAG
5
0
-0.2
（図５）、コス
0
Vg=-14V
0
ト要因および
抽出と、解決策
25
Vg=-18V
-0.8
を試作した上
今後の課題の
Vg=-20V
Id [mA/mm]
の同基板を用
30
-1.2
Gain [dB]
また、自社開
-1
-2
-3
Vd [V]
-4
-5
-10
0.1
-5
図３ ヘテロエピ基板上に作製
したトランジスタの静特性
fT
fmax
1
10
Frequency (GHz)
100
図４
ヘテロエピ基板上に作製した
トランジスタの高周波特性
の検討を行った。
従来は基板が主たるコスト要因であったが、並行して進
めた自社事業において、ヘテロエピタキシャル基板の粒界
密度を劇的に減らすことに成功し、コスト低減の目処が得
られた。
デバイス試作を通じて現時点でのコスト要因を分析す
ると、ｐ形ダイヤモンドのサブミクロンギャップ作製プロ
セスが最も大きな割合を占めることがわかった。その中に
は、電子線描画のスループットや、ダイヤモンド合成前の
真空引きなどの不純物排除対策時間が含まれる。前者には
図５ 25ｍｍ径ヘテロエピ基板
上に作製したトランジスタ
的な課題にはならない。
後記各項目を除く今後の技術的課題の１つとしては、デ
バイス特性において表面平坦化研磨に伴う損傷（転位な
ど）の影響が考えられたため、無研磨のヘテロエピ基板（Ir
上、青学大提供）を用いて検証した。その結果、単結晶基
板と同等の相互コンダクタンスが得られることが明らか
相互ｺﾝﾀﾞｸﾀﾝｽ　（ｍS/mm)
ステッパ使用、後者には真空系の対応により可能で、技術
100
単結晶基板上
10
1
0.1
になった。並行して、研磨後の損傷回復方法（物材機構が
開発）についてもデバイス試作して検討した。
また、高パワー密度や環境温度によって問題となり得る
図６
ヘテロエピ基板上
0
100
200
温度　(℃)
300
相互コンダクタンスの
素子温度依存性
耐熱性についても検討した結果、300℃でも特性劣化せず、むしろ相互コンダクタンスが室
温での２～９倍に向上することを見出した（図６）。
神戸製鋼 P.2 [公開]
（１.２.２）各要素技術に関する主な成果
ア）ｐ形ダイヤモンドの低抵抗率化
ｐｉｐ型トランジスタのｐ形領域は、チャネルへのキ
ャリア注入源であると同時に寄生抵抗にもなるため、低
抵抗でなければならない。高移動度のチャネルが必要な
トランジスタには、
（111）面より高純度化が容易な（100）
面を使う方が有利だが、反面、ドーピング効率が１桁低
い。そのため、抵抗率は 5×10-2 Ω･cm 程度が限界であ
った。
図７
そこで、基板には単結晶（100）面に限定して抵抗率
ｐ形ダイヤモンドの
抵抗率低減
改善に取り組んだ。その結果、3.7×10-3 Ω･cm まで低
減できた。ヘテロエピ基板（100）面上でも 3.9×10-3Ω･
cm が得られている（図７）。仮に、ｐ形ダイヤモンドの
膜厚を 50nm、ソース、ドレイン電極金属からチャネルま
での距離を合計 4μm、チャネル幅を 100μm とすれば、
ｐ形領域の寄生抵抗は 30Ω（ヘテロエピ基板では 38Ω）
に相当する。
なお、チャネルのｉ領域は、アンドープでは注入障壁
が高すぎることが判明したが、極低濃度にホウ素ドーピ
ングしてわずかにｐ形とすることにより、注入障壁を
図８ ゲート絶縁膜の耐電界向上
（ALD 法と示した点以外は蒸着法）
0.3eV 以下に下げられることを見出した。
イ）ゲート絶縁膜の絶縁性向上
ｐｉｐ型のみならず、ダイヤモンドを用いたトランジスタの最大の課題は、ゲート絶縁
膜である。シリコン半導体の SiO2 のような「酸化膜」が存在しないダイヤモンドでは、別
の材料で絶縁膜を見つける必要がある。予備検討により、価電子帯バンドオフセットと、
蒸着による成膜で密着性と絶縁耐電界が両立した蒸着 Al2O3 を選択した。
当初、蒸着法の条件最適化による絶縁耐電界向上を目指し、アニールの検討などを行っ
た。絶縁耐電界の基準としては、リーク電流が 50μA/cm2 を超えるときの電界とした。
その結果、初期値は 0.3×106 V/cm であったが、3.8×106 V/cm（いずれもダイヤモンド
上）まで向上でき、目標値をクリアした（図８）。しかしながら、ここで頭打ちとなり、ば
らつきも大きいなど、実用化は難しいと判断した。
原因は成膜方法にあると考え、原子層堆積法（Atomic layer deposition; ALD 法）に着
目した。実際に ALD 装置を導入し、ダイヤモンド上では初めてとなる Al2O3 の原子層堆積法
成膜を試み、条件検討の末、絶縁耐電界は 4.9×106 V/cm まで向上させることができた（図
神戸製鋼 P.3 [公開]
８）。なお、絶縁破壊電界（不可逆破壊）は、5.7×106 V/cm が得られている。
界面準位についても特筆すべき成果が出た。上記の評価用ダイオードの C− V 測定で 3.2
×1012 cm-2eV-1 を示したほか、産総研にて行った ESR による界面準位密度の測定では、蒸着
法の 1×1013 cm-2 以上に対し、ALD-Al2O3 は検出限界（1×1011 cm-2）未満であった。これは、
ダイヤモンドとの界面準位密度では、最も良かった CaF2 を凌ぎ、史上最小値である。しか
もこの値は、シリコンデバイスにも比肩するもので、ダイヤモンドの絶縁膜として十分に
実用性あることがわかった。
ウ）ダイヤモンド高周波トランジスタ作製技術
入手可能な単結晶ダイヤモンド基板は数 mm 角と小さいため、デバイスプロセスにおいて
は、数インチ径のシリコン基板に貼り付けるなどの手間がいる。それでも、ソース、ドレ
イン、ゲート電極をサブミクロンルールで配置するのは既存プロセスで対応可能である。
しかしながら、ｐｉｐ型トランジスタを作製するにあたっては、ｐ、ｉの両領域をサブ
ミクロンルールで精度良く作り分けることは、まだ確立さ
れた技術とは言えなかった。そのため、ドライエッチング、
イオン注入、選択成長の３方法について検証した。
ドライエッチングでは、ｐ形ダイヤモンドのエッチング
側面がほぼ垂直に立つため、角で電界集中しゲート絶縁性
に問題が現れた。イオン注入では、高濃度ドープが難しい
という問題に直面し、チャネル長 0.4μm のデバイスで 0.3
mS/mm に留まった。
最終的に、選択成長を用いて、ハードマスクの選定、成
図９
長条件の最適化を経て、ファセットを利用した電界集中を
緩和できる構造の作製に成功した。加工精度も進歩し、チ
選択成長法により形成した
チャネル長 50nm
2.2μm
1.6μm
ャネル長（すなわちｐ— ｐ間ギャップ）最短 50nm を作製
できるようになった（図９）。
一方、デバイス・シミュレーションを併用しながら、プ
S
p+
p+
ロセス順を考慮したデバイス構造を検討した。また、電子
G
線描画装置を駆使し、ダイヤモンド上での電極および絶縁
1.1μm
膜の形成方法最適化などにより、各パターン合わせマージ
2.3μm
ンを１μm 以下とするプロセスを確立した（図 10）。
（３）実用化、事業化への取り組み
D
i (p-)
図 10 ゲート電極付近の拡大
（３.1）各部署との連携
本成果は、主に次の機関と連携した結果得られたものである。
早大は、神戸製鋼所で作製したｐｉｐ型トランジスタの高周波特性などの測定と、半製
神戸製鋼 P.4 [公開]
品に早大で開発した技術を適用したゲートスタックを実施した。
産総研は、ESR による絶縁膜／ダイヤモンド界面準位密度の評価を実施した。
青学大は、ダイヤモンド基板上で電子線描画によるリソグラフィプロセスの検討を協力
して実施した。また、基板の違いによるトランジスタ特性への影響を調べるため、青学大
が作製した研磨損傷フリーの Ir 下地ヘテロエピ基板も用いた。
物材機構は、ヘテロエピタキシャル・ダイヤモンド基板の表面平坦化研磨に付随する損
傷低減法を開発しており、これを一部適用した。
その他にも、早大で行われた絶縁膜およびチャネル移動度などに関する研究、産総研で
行われたチャネル移動度向上方法などに関する研究、北大で行われたヘテロエピ基板中の
キャリア走行に与える欠陥などの影響などに関する研究の成果は、ヘテロエピ基板の品質
向上に資し、ｐｉｐ型トランジスタの特性向上に繋がった。
表１ 高周波トランジスタ開発に関する各機関の連携
年度
最
終
目
実
標
施
に
項
対
目
応
す
る
（1）ヘテロエピ基板
に高周波トランジス
タを試作
（2）プロセス技術確
立、ｐ形ダイヤ低抵
抗化、ゲート絶縁
耐性向上
平成１５年度
平成１６年度
平成１７年度
4mm角基板に試作
25mm径基板に作製
300℃動作実証
高周波動作確認
チャネル長50nm形成
プロセス最適化
3.7×10-3Ωｃｍ
ｐ形ダイヤ：6.8×10-3Ωｃｍ
6
絶縁膜：3.8×10 V/cm
4.9×106V/cm
絶縁膜と移動度検討
早稲田大学
主
な
連
携
産総研
青山学院大学
北海道大学
ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀ特性評価
チャネル移動度向上
電子線描画ﾌﾟﾛｾｽ検討
絶縁膜界面準位評価
研磨損傷フリー基板開発
キャリア走行状態解明
研磨損傷低減法開発
物材機構
（３.２）波及効果
本プロジェクトでは、電子デバイスの最高難度とも言える高周波トランジスタの動作実
証に成功したことにより、今後ダイヤモンドがアクティブデバイス材料として本格視され
ると確信する。ヘテロエピ基板にも注目が集まり、事業化を加速できるものと考えている。
また、高周波トランジスタの作製プロセスには、ほぼあらゆる種類のデバイス作製に適
用可能な技術を含んでいる。例えば、選択成長やエッチングなどのダイヤモンドの微細加
工技術は、MEMS やバイオチップ、ナノインプリント型材の作製にも有用である。低抵抗
ｐ形ダイヤモンドは、深紫外線 LED、整流ダイオード、化学電極などにそのまま適用可能
である。
以上
神戸製鋼 P.5 [公開]
参考資料１
研究員リスト
各研究部署の登録研究員と役職および研究期間をそれぞれ示す。
①産総研　業務管理者 ダイヤモンド研究センター　藤森センター長
所在地
〒305-8562　茨城県つくば市梅園１丁目１－１
（独）産業技術総合研究所つくば第２事業所
氏名
役職・所属
山崎 聡
ダイヤモンド研究センター総括研究員
大串　秀世
ダイヤモンド研究センター副センター長
ダイヤモンド研究センター
鹿田　真一
デバイス開発チーム長
朴　慶浩
Christoph
Erwin Nebel
登録研究
員
堀野　裕治
ダイヤモンド研究センター
デバイス企画チーム長
ダイヤモンド研究センター
表面デバイスチーム長
ダイヤモンド研究センター
単結晶基板開発チーム長
研究期間
H15～H17
H15～H17
H15～H17
H15～H17
H15～H17
H15～H17
竹内 大輔
ダイヤモンド研究センター　研究員
H15～H17
小倉　政彦
ダイヤモンド研究センター　研究員
H15～H17
渡邊 幸志
ダイヤモンド研究センター　研究員
H15～H17
加藤 宙光
ダイヤモンド研究センター　研究員
H15～H17
梅澤　仁
Bohuslav
Rezek
ダイヤモンド研究センター　研究員
H15～H17
ダイヤモンド研究センター　特別研究員
H15～H17
水落 憲和
ダイヤモンド研究センター客員研究員
筑波大学　図書館情報学系　助手
H15～H17
吉川　博道
ダイヤモンド研究センター　研究員
H15～H17
参考 1-P.1
②（株）東芝
業務管理者
研究開発センター先端電子デバイスラボラトリー　室長　内古閑　修一
研究実施場所
研究開発センター先端電子デバイスラボラトリー
〒212-8582　神奈川県川崎市幸区小向東芝町１
氏名
登録研究員
役職・所属
研究期間
酒井　忠司
先端電子デバイスラボラトリー主任研究員
H15～H17
小野　富男
先端電子デバイスラボラトリー主任研究員
H15～H17
佐久間　尚志
先端電子デバイスラボラトリー研究主務
H15～H17
吉田　博昭
先端電子デバイスラボラトリー研究主務
H15～H17
鈴木　真理子
先端電子デバイスラボラトリー研究主務
H15～H17
③住友電工（株）
業務管理者
研究実施場所
半導体技術研究所　電子デバイス研究部　部長　瀬村　滋
〒664-0016　兵庫県伊丹市昆陽北1-1-1
研究開発本部半導体技術研究所電子デバイス研究部
氏名
今井　貴浩
西林　良樹
角谷　均　登録研究員
役職・所属
研究期間
半導体技術研究所　電子デバイス研究部
H15～H17
プロジェクトリーダー
半導体技術研究所 電子デバイス研究部 主
H15～H17
席
エレクトロニクス・材料研究所　アドバンストマ
H15～H17
テリアル研究部主席
築野　孝
半導体技術研究所　電子デバイス研究部　グ
H15～H17
ループ長
山本　喜之
半導体技術研究所電子デバイス研究部　主査 H15～H17
関　裕一郎
半導体技術研究所電子デバイス研究部　主査 H15～H17
目黒　貴一
半導体技術研究所電子デバイス研究部　主査 H15～H17
辰巳　夏生
半導体技術研究所電子デバイス研究部　主査 H15～H17
難波　暁彦
半導体技術研究所電子デバイス研究部　主査 H15～H17
泉　健二
半導体技術研究所電子デバイス研究部　主査 H15～H17
参考 1-P.2
④（株）神戸製鋼所
業務管理者
技術開発本部　電子技術研究所　所長　杉崎　康昭
研究実施場所 〒651-2271　兵庫県神戸市西区高塚台1-5-5
（株）神戸製鋼所　技術開発本部　電子技術研究所
氏名
登録研究員
役職・所属
研究期間
小橋　宏司
電子技術研究所　専門部長
H15～H17
横田　嘉宏
電子技術研究所　主任研究員
H15～H17
橘　武史
電子技術研究所　主任研究員
H15～H17
林　和志
電子技術研究所　主任研究員
H15～H17
川上　信之
電子技術研究所　研究員
H15～H17
古保里　隆
電子技術研究所　室長
H15～H17
林　菊三郎
技術開発本部開発業務部試作実験室 班長
H15～H17
中本　孝明
技術開発本部開発業務部試作実験室 技術員 H15～H17
⑤（独）物材機構・物質研「共同実施」
業務管理者
物質研究所　所長　室町　英治　研究実施場所
〒305-0044　茨城県つくば市並木１－１
物質・材料研究機構　物質研究所　スーパーダイヤグループ
氏名
登録研究員
役職・所属
研究期間
神田　久生
スーパーダイヤグループ　ディレクター
H15～H17
小出　康夫
スーパーダイヤグループ主席研究員
H15～H17
渡邊　賢司
スーパーダイヤグループ主任研究員
H15～H17
小泉　聡
スーパーダイヤグループ主幹研究員
H15～H17
⑥早稲田大学「共同研究先」
業務管理者
早稲田大学　所長　濱　義昌
研究実施場所
〒169-8555　東京都新宿区大久保3-4-1　早稲田大学
理工学総合研究センター及び理工学部電気・情報生命学科
登録研究員
氏名
役職・所属
研究期間
川原田　洋
理工学総合研究センター主任研究員
及び理工学部電子・情報生命学科教授
H15～H17
和田　恭雄
早稲田大学ﾅﾉﾃｸﾉﾛｼﾞｰ研究所　教授
H15～H17
山田　啓作
早稲田大学ﾅﾉﾃｸﾉﾛｼﾞｰ研究所　教授
H15～H17
Song
Kwang-Soup
理工学部　助手
H15～H17
佐藤　允也
理工学部　嘱託研究員
H15～H17
参考 1-P.3
⑦青山学院大学「共同実施」
業務管理者
研究実施場所
青山学院大学理工学部　学部長 魚住　清彦
〒229-8558　相模原市淵野辺5-10-1
青山学院大学淵野辺キャンパス　理工学部
氏名
登録研究員
役職・所属
研究期間
澤邊　厚仁
理工学部電気電子工学科　教授
H15～H17
安藤　豊
理工学部電気電子工学科　助手
H15～H17
⑧東北大学「共同実施」
研究実施場所
登録研究員
〒980-8577 宮城県仙台市青葉区片平二丁目1番1号
東北大学多元物質科学研究所
氏名
登録研究員
役職・所属
研究期間
河野　省三
多元物質科学研究所　教授
H15～H17
虻川　匡司
多元物質科学研究所　助教授
H15～H17
青山　朋弘
多元物質科学研究所　特別研究員 H15～H17
後藤　忠彦
多元物質科学研究所　技官
H15～H17
⑨北海道大学「共同研究先（再委託）」
〒060-8628　北海道札幌市北区北13条西8丁目
研究実施場所 北海道大学工学研究科・工学部　量子エネルギー工学専攻
氏名
登録研究員
役職・所属
研究期間
金子　純一
量子エネルギー工学専攻　助教授
H15～H17
古坂道弘
量子エネルギー工学専攻　教授
H15～H17
藤田　文行
量子エネルギー工学専攻　助手
H15～H17
本間　彰
量子エネルギー工学専攻　技官
H15～H17
⑩ファインセラミックス技術研究組合（代表委託先）
業務管理者
研究実施場所
管理部長　二宮　伸雄
〒１０５－０００1　港区虎ノ門２－６－７　虎ノ門２丁目アネックスビル９F
ファインセラミックス技術研究組合
氏名
登録研究員
佐藤　周一
役職・所属
技術部　技術部長
参考 1-P.4
研究期間
H15～H17
図２ 電子放出機構（NEA）解明の連携図
参考資料２
・世界初の研究（評価）であるため、複数の機関で協力して実施。
（異なる評価手段。サンプルの共有化と相互確認。）
東北大学
・ＸＰＳ（Ｘ線電子分光法）
・ＳＥＳ（２次電子分光法）
↓
NEAの確認。
電子放出スペクトル観察
産総研
・TPYS（全光電子放出率分光法）
↓
NEAの確認。
微細なエネルギー準位の測定
水素終端によるNEA化
東芝
・水素終端電極、放電ガスへの水素添加。
放電電圧（１４０V→６５V)の大幅低減
・成膜条件および微細構造の最適化
・高品質化による性能向上可能性示唆
青山学院大学
・電子放出特性評価装置
・ｹﾙﾋﾞﾝﾌｫｰｽ顕微鏡
↓
電気的特性の評価
γ評価用配向ダイヤ
リンドープによる欠陥準位
からの電子放出を確認
住友電工
・リンの高濃度ドーピングを実施。
1mm角より1103mAの大電流放出
参考資料２
図１ ｎ形半導体（低抵抗化）開発の連携図
産総研
・ドーパンドの濃度向上で、低抵抗化。(111)面
↓
〈副産物〉
・(100)面へのドーピングに成功し、ショット
キー、pn接合を作製。高品質デバイスに展開可能。
物材機構
・高純度化で移動度を向上することで低抵抗
化。(111)面
↓
〈副産物〉
・高移動度のｎ型半導体を開発し、パワーデバ
イスに展開 可能。
サンプル提供
サンプル提供
東芝
住友電工
・物材機構と産総研のサンプルを評価。高抵抗のため自社開
発で、更に低抵抗化を促進。（物材、産総研の成膜技術を発展）
・(100)面に関しては、今後テストを行う。
・物材機構のサンプルでｎ型ドー
ピング制御の可能性検証を実施
・Pドナーの電気的活性率はほぼ
100%、熱型放電陰極への展開可
能性を示唆
参考資料３
最終目標値
図１　放電灯陰極の年次計画と基盤研究の連携関係
（１） ダイヤモンド膜の放電特性と希ガス並びに関連ガスの組成・圧力条件及び表面処理条件との相関を解明し、放
電電圧低減のための指針を明らかにする。
（２） 多結晶ダイヤモンド膜により陰極を試作し、現行バックライト放電灯（３０－４０ｌｍ／W）比で１０％以上の発光効
率向上に見通しを得るため、放電時の陰極降下電圧を現行陰極材料（Ｎｉ）より３０％以上低減し、１００Ｖ以下を実現
する。
（３） 多結晶ダイヤモンド膜陰極を適用した放電灯の機能試作と評価を行い、プロセス・構造・性能等における実用
化への課題抽出を行う。
テーマ名
平成１５年度
（１）放電陰極用B
放
ドープ多結晶ダイ
電
ヤモンド膜の開発
灯
陰 東 （２）放電評価・制
極 芝 御技術の開発と
研
電圧低減
究
内
（３）放電灯の機
容
能試作と評価
Bドープ多結晶膜の作成 Bドープ多結晶膜の系統的作製 細径陰極基材への膜形成
東北大学
平成１６年度
平成１７年度
膜作製条件と物性･放電特性の相関解明
放電評価技術の確立 Bドープ膜評価と表面処理
３５％（Vc=90V）低減実証
水素添加放電ガス組成の開発
６５％（Vc<50V）低減達成
細径陰極による放電灯機能試作・評価
細径陰極による電圧低減 封止型放電管による動作実証
電子励起による、二次電子放出率δ、電子親和力χ解析
Bドープ多結晶ダイヤ
アンドープダイヤ
系統成膜Bドープダイヤのδ・χ
紫外励起による、電子放出率TPY、電子親和力χ解析
産総研
Bドープ多結晶ダイヤ
系統成膜BドープダイヤTPY・χ
ヘテロエピによる配向性ダイヤTEGの試作
青山学院大学
配向性によるγ向上可能性
参考資料３
テーマ名
最終目標値
ナ
ノ
ス
ケ住
｜友
ル電
加工
工
用
電
子
源
図２　ナノ加工用電子源の年次計画と基盤研究の連携関係
平成１５年度
平成１６年度
（１）１平方ミリメートルの範囲に１００個以上のダイヤモンド電子源を、５０ｎｍ以下の先端半径と１０％以内
の高さ均一性で形成する。
（２）１平方ミリメートルの範囲にダイヤモンドの先端を有する電子源が１００個以上集積化され、電流の分割
制御が可能な電極が配線されたダイヤモンド電子源を試作し、８０％以上のダイヤモンド先端を３０％以内
の電流均一性で制御できることを可能にする。
（３）試作した１平方ミリメートルの範囲に集積化し配列したダイヤモンド電子源の性能を評価し、合計１００
ｍＡの電子ビームを、３００Ｖ以下の引出し電
30nm以下の先端半径と4%の高さ
均一性達成
（１）先端径と高さ
の均一形成
100個集積した電子のうち82%の
ダイヤモンド電子源を30%以内の
電流均一性で制御
（２）電極形成と
電子放出電流の
均一化
（３）電子源の試
作と評価
(100mA/mm2)
電流密度12mA/mm2 ｎ型電流密度33mA/mm2
ｐ型電流密度
190mA/mm2
東北大学
産総研
物材機構
青山学院大学
北海道大学
平成１７年度
ｎ型表面電子状態
低抵抗ｐ型
低抵抗ｎ型
ｐ型電流508mA/mm2
ｎ型電流1103mA/mm2
電子放出分布の評価
(100)面ｎ型
低抵抗ｎ型
ｎ型電子放出機構
ヘテロエピエミッタ
ダイヤモンド電子源によるＸ線発生
参考資料３
表３　高周波トランジスタの年次計画と基盤研究の連携関係
最終目標値
（１）ヘテロエピタキシャルダイヤモンド基板を用いて、２５ｍｍ径以上の基板領域に、ｐｉｐ構造を有する
高周波トランジスタを試作し、出力特性及び作製コストを検証した上で、実用化のための課題を抽出・
解決する。
（２）単結晶ダイヤモンド基板を用いて周波数４０ＧＨｚ以上の高周波トランジスタを試作・検証する。
（３）ダイヤモンド高周波トランジスタの作製プロセス技術を確立し、従来のダイヤモンド半導体デバイス
と比較して、ｐ型ダイヤモンド層の抵抗率及びゲート絶縁耐性を１桁以上向上し、各々、５×１０―３Ωｃ
ｍ、３×１０６Ｖ／ｃｍを得る。
テーマ名
平成１５年度
平成１６年度
36GHｚ発振成功
MISFETの試作
高
周
波
ト
ラ
ン
ジ
ス
タ
平成１７年度
60GHｚ発振成功
2.14W/mm@1GHz確認
（２）４０GHｚ以上の高周
寄生抵抗の低減
波トランジスタを試作
（早稲田大学）
高耐圧絶縁膜の形成
（神戸製鋼の支援研究）
（1）ヘテロエピ基板に高
周波トランジスタを試作
（神戸製鋼）
（３）プロセス技術確立、
ｐ形ダイヤ低抵抗化、
ゲート絶縁耐性向上
（神戸製鋼）
4mm角基板に作製
青山学院大学
北海道大学
物材機構
25mm径基板に作製
300℃動作実証
チャネル長50nm形成成功
プロセス最適化
3.7×10-3Ωｃｍ高周波動作確認
ｐ形ダイヤ：6.8×10-3Ωｃｍ
絶縁膜：3.8×106V/cm
4.9×106V/cm
チャネル移動度向上
産総研
ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀ特性評価
絶縁膜と移動度検
絶縁膜界面準位評価
絶縁抵抗膜の評価
ホウ素ドープ基板（ｐ形）提
供
電子線描画ﾌﾟﾛｾｽ検討
イオンインプラ
技術アシスト
研磨損傷フリー基板開発
（ヘテロエピタキシャル基板）
キャリア走行状態解明
研磨損傷低減法開発
参考資料４
【研究発表、講演、論文等】リスト
（１）研究発表、講演（口頭発表）
通し番号
タイトル
部署
2
Measurement of charge carriers'
behavior and investigation on
charge trapping mechanism in a
high-purity HP/HT type IIa
diamond single crystal
北海道大学
3
「積層型 CVD 単結晶ダイヤモン
ド放射線検出器の試作と特性評
価」
北海道大学
4
Excitonic emission from high
quality homoepitaxial diamond
films
独立行政法
人産業技術
総合研究所
5
高品質ホモエピタキシャルダイ
ヤモンド薄膜のエキシトン発光
(IV)
独立行政法
人産業技術
総合研究所
6
高品質ホモエピタキシャルダイ
ヤモンド薄膜の高密度エキシト
ン状態からの発光
独立行政法
人産業技術
総合研究所
7
ＣＶＤダイヤモンド薄膜への電化
注入用電極の特性評価
独立行政法
人産業技術
総合研究所
8
電子デバイス用高品質ホウ素ド
ープダイヤモンド薄膜
独立行政法
人産業技術
総合研究所
9
ボーズ統計に従ったダイヤモン
ドからのエキシトン発光スペクト
ルの解析
独立行政法
人産業技術
総合研究所
10
Hydrogen-related defect in
single crystalline CVD
homoepitaxial diamond film
studied by EPR
独立行政法
人産業技術
総合研究所
平
1
The first layered type
single-crystalline CVD diamond
radiation detector as an energy
spectrometer
北海道大学
発表者
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
Kaneko、Teraji、
Diamond 2003,
Hirai、Yoshizaki、
7-12
Sawamura、Ito
成
１
５
年
度
Kaneko、Tanaka、
Tanimura、
Birumachi、Hirai、
Sawamura、
Katagiri、
Nishitani、Iida
平井、吉崎、白石、
金子、寺地、澤村、
伊藤
渡邊幸志、大串秀
世、菅野正吉(茨城
大学 理学部 数
理科学科)
渡邊幸志、大串秀世
菅野正吉(茨城大学
理学部 数理科学
科)
渡邊幸志、大串秀世
菅野正吉(茨城大学
理学部 数理科学
科)
吉田博昭、鈴木真理
子、佐久間尚志、小
野富男、酒井忠司、
小倉政彦、山本和
弘、大串秀世
小倉政彦、Chen
Yigang、李成奇、
渡邊幸志、山崎聡、
大串秀世
渡邊幸志、菅野正吉
(茨城大学)、大串秀
世
水落憲和、渡邊幸
志、磯谷順一、大串
秀世、
山崎聡
参考 4-P.1
IEEE 2003
発表年月日
H15.9
H15.10
第 17 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H15.11.28
ADC/FCT2003
H15.8.19
第 64 回応用物
理学会学術講
演会
H15.8.31
日本物理学会
2003 年秋季大
会
H15.9.22
第 17 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H15.11.27
第 17 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H15.11.27
第 17 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
14th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
Nitrides &
Silicon Carbide
H15.11.27
H15.9.11
通し番号
11
12
タイトル
ホウ素ドープ CVD ホモエピタキ
シャルダイヤモンド薄膜中にお
ける水素関連欠陥の ESR によ
る研究
EPR study of hydrogen-related
defects in boron doped p-type
CVD homoepitaxial diamond
films
発表者
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
独立行政法
人産業技術
総合研究所
水落 憲和、小倉 政
彦、渡邊 幸志、
磯谷 順一、大串 秀
世、山崎 聡
第 64 回応用物
理学会学術講
演会
H15.8.31
独立行政法
人産業技術
総合研究所
Chen Yigang、小倉
政彦、大串秀世
ICNDST-9
H16.3.26
部署
High incorporation efficiency of
boron doping in CVD
homoepitaxial diamond films
独立行政法
人産業技術
総合研究所
Chen Yigang、小倉
政彦、大串秀世
14
Thermal annealing effect on
current-voltage and
capacitance-voltage
characteristics of
metal/diamond Schottky diodes
on high quality boron-doped
homoepitaxial diamond film
独立行政法
人産業技術
総合研究所
水落憲和、渡邊幸
志、磯谷順一、大串
秀世、
15
Capacitance-Voltage-Frequenc
y Characteristics of Ni/diamond
Schottky Diodes on Oxidized
Boron-doped Homoepitaxial
Diamond film
独立行政法
人産業技術
総合研究所
小倉政彦、Chen
Yigang、李成奇、
渡邊幸志、大串秀世
16
The conduction properties of
diamond
(B-doped)-hydrogenated a-Si:H
(P-doped) p-n+ heterojunctions
独立行政法
人産業技術
総合研究所
水落憲和、渡邊幸
志、磯谷順一、大串
秀世、
17
電子デバイス用ホウ素ドープＣ
ＶＤホモエピタキシャルダイヤモ
ンド薄膜 (III)
独立行政法
人産業技術
総合研究所
18
ターシャルブチルホスフィンを用
いた n 型ダイヤモンド膜の成長
とその物性評価
独立行政法
人産業技術
総合研究所
19
ESR による CVD ホモエピタキシ
ャルダイヤモンド薄膜中におけ
る水素関連欠陥の研究
独立行政法
人産業技術
総合研究所
平
13
成
１
５
年
度
14th European
Conference on
Diamond,
Diamond-like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
Nitrides and
Silicon Carbide
14th European
Conference on
Diamond,
Diamond-like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
Nitrides and
Silicon Carbide
Applied
Diamond
Conference/Fr
ontier Carbon
Technology
Joint
Conference
2003
H15.9.9
H15.9.8
H15.8.20
第 64 回応用物
理学会学術講
演会
H15.9.1
第 64 回応用物
理学会学術講
演会
H15.8.31
加藤 宙光
第 17 回 ダイ
ヤモンドシンポ
ジウム
H15.11.28
水落憲和、小倉政
彦、渡邊幸志、磯谷
順一、
大串秀世、山崎聡
第 17 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H15.11.28
小倉政彦、Chen
Yigang、李成奇、
渡邊幸志、大串秀世
参考 4-P.2
通し番号
タイトル
部署
平
独立行政法
人産業技術
総合研究所
21
Total photoelectron yield of high
quality homoepitaxial diamond
thin films
独立行政法
人産業技術
総合研究所
22
ゲート絶縁膜・シリコン界面欠
陥、膜中欠陥の ESR 観察
独立行政法
人産業技術
総合研究所
23
Diamond MIS Transistors for
High Frequency Applications
早稲田大学
24
Functionalized Diamond Surface
by DNA Covalent Immobilization
早稲田大学
25
Glucose biosensors using
electrolyte-solution-gate
diamond FETs
早稲田大学
26
Nano-scale surface modification
of diamond utilizing
gas-introduced electron beam
lithography
早稲田大学
27
Enzyme immobilized biosensor
based on surface modified
diamond field effect transistors
早稲田大学
成
20
全光電子放出率分光測定法に
よる表面伝導層に関する研究
(II)
発表者
竹内大輔、Mark
Riedel(エアランゲ
ン大学)、Juergen
Ristein(エアラン
ゲン大学)、
Lothar Ley(エアラ
ンゲン大学)
竹内大輔、大串秀
世、Juergen
Ristein(エアラン
ゲン大学)、Lothar
Ley(エアランゲン
大学)
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
平成 15 年秋季
第 64 回応用物
理学会学術講
演会
H15.8.31
Diamond2003
H15.9.10
１
５
年
度
シリコンテクノ
山崎 聡、二子 渉、
ロジー分科会
水落 憲和
研究集会
H. Kawarada、K.
Hirama、H.
ICNDST-9
Matsudaira、S.
Miyamoto、M. Satoh、
H. Umezawa
H. Umezawa、 G.
Zhang, H. Hata, T.
Arai, K. Song, T.
ICNDST-9
Funatsu, I.
Ohdomari,H.
Kawarada
M.Degawa、K.Song、
H.Kanazawa、
Y.Nakamura、
Y.Sasaki、
ICNDST-9
S.Kawamura、
Y.Kurihara、
H.Umezawa、
H.Kawarada
T. Arai、H.Hata、
H.Umezawa、
ICNDST-9
Y.Kaibara、K.Song、
H.Kawarada
K.Song、
H.Kanazawa、
Y.Nakamura、
S.Kawamura、
ICNDST-9
M.Degawa、
Y.Sasaki、
H.Umezawa、
H.Kawarada
参考 4-P.3
H15.6.27
H16. 3
H16. 3
H16. 3
H16. 3
H16. 3
通し番号
タイトル
部署
平
pH sensitivity of aminated
diamond surface
早稲田大学
29
Structural investigation of
conical carbon nanofibers
早稲田大学
30
RF characteristic of diamond
transistor with low gate
resistance
早稲田大学
31
Hysteresis characteristics of
Diamond in-plane-gated FETs
for nonvolatile memory device
早稲田大学
32
Systematic study of parameters
on the synthesis of conical
carbon nanofibers
早稲田大学
33
選択成長によるｐ＋ダイヤモンド
のサブ１００ｎｍギャップ形成
株式会社神
戸製鋼所
34
Development of submicron
source-drain gap p-i-p
transistors using wpitaxial
diamnod layers
株式会社神
戸製鋼所
成
28
発表者
１
５
年
度
Y.Sasaki、K.Song、
H.Kanazawa、
Y.Nakamura、
S.Kawamura、
M.Degawa、
Y.Kurihara、
H.Umezawa、
H.Kawarada
T.Iwasaki、
G.Zhong、
I.Ohdomari、
H.Kawarada
K.Hirama、
S.Miyamoto、
H.Matsudaira、
K.Song、H.Umezawa、
H.Kawarada
Y.Itoh、
Y.Sumikawa、
K.Kobayashi、
H.Umezawa、
H.Kawarada
G.Zhong、
T.Iwasaki、
H.Kawarada、
I.Ohdomari
川上信之、横田嘉
宏、橘武史、林和志、
小橋宏司、芝原健太
郎（広大ナノデバイ
ス・システム研究セ
ンター）
N.Kawakami、
Y.Yokota、
T.Tachibana、
K.Hayashi、
K.Inoue、K.Kobashi
35
Characteristics of depletion
layer in diamond pn-junciton,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小出康夫
36
ダイヤモンド pn 接合の特異性に
ついて−ディープドーパント効果
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小出康夫
参考 4-P.4
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
ICNDST-9
H16. 3
ICNDST-9
H16. 3
ICNDST-9
H16. 3
ICNDST-9
H16. 3
ICNDST-9
H16. 3
第 51 回応用物
理学関係連合
講演会
H16. 3
ICNDST-9
2003
Korea-Japan
Joint Workshop
on Advanced
Semiconductor
s Processes
and
Equipments
(ASPE 2003)
2003 年秋季第
64 回応用物理
学会学術講演
会
H16.3.26
H15.8.21-H1
5.8.24
H15.8.30-H1
5.9.2
通し番号
タイトル
部署
独立行政法
人物質・材料
研究機構
独立行政法
人物質・材料
研究機構
平
ダイヤモンド pn 接合の特異性と
ディープドーパント効果
38
ダイヤモンドの pn 接合の特徴
39
n-Type doping of diamond and
the device applications,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
40
Characterization of p-n
junctions of diamonds and c-BN
by Cathodoluminescence and
Electron Beam Induced Current
独立行政法
人物質・材料
研究機構
41
pn 接合ダイヤモンド紫外線発光
ダイオード
独立行政法
人物質・材料
研究機構
成
37
学会名（シン
ポジュウム、
発表者
講演会、セミ
ナー）
2003 年日本金
小出康夫
属学会秋季大
会
第 17 回ダイヤ
小出康夫
モンドシンポジ
ウム
The Physics of
Group IV
Semiconductor
s Workshop
2003,UK
Diamond
Research
小泉聡
Network, The
Network on
Point Defects
in Silicon and
Silicon-German
ium
BIAMS2003,Or
関口隆史、小泉聡、 ganizing
Committee of
谷口尚
BIAMS
１
５
小泉聡、日本真空協
会 SP 部会
第 84 回定例会,
日本真空協会
年
透明酸化物･電
子材料第 166
委員会
小泉聡
第 4 回研究会
（日本学術振
興会）
ADC/FCT
小泉聡、片桐雅之、 2003,ADC/FCT
渡辺賢司、神田久生 国際会議組織
委員会
第 17 回ダイヤ
小泉聡、片桐雅之、
モンドシンポジ
神田久生
ウム
第 17 回ダイヤ
神田久生、渡辺賢司 モンドシンポジ
ウム
発表年月日
H15.10.11-H
15.10.13
H15.11.27-H
15.11.28
H15.4.7-H15
.4.10
H15.5.25-H1
5.5.29
H15.5.16
ダイヤモンド pn 接合の電気特性
とデバイス応用
独立行政法
人物質・材料
研究機構
43
Electrical Properties of Diamond
pn-Junction Devices
独立行政法
人物質・材料
研究機構
44
ダイヤモンド pn 接合の構造制御
45
リンベース触媒から成長した高
圧合成ダイヤモンド
46
HPHT synthetic diamond grown
from phosphorus conatining
solvent/catalysts: growth
morphology and
cathodoluminescence spectra
独立行政法
人物質・材料
研究機構
H.Kanda and
K.Watanabe
Surface and
Bulk Defects in
CVD Diamond
Film, IX
H16.2.18
47
Electrical properties of lightly
phosphorus doped diamond thin
films
独立行政法
人物質・材料
研究機構
S.Koizumi、
M.Katagiri、
K.Hansen、
M.Nesladek
Surface and
Bulk Defects in
CVD Diamond
Film,IX
H16.2.18
度
42
独立行政法
人物質・材料
研究機構
独立行政法
人物質・材料
研究機構
参考 4-P.5
H15.7.15
H15.8.18-H1
5.8.21
H15.11.27-H
15.11.28
H15.11.27-H
15.11.28
通し番号
タイトル
部署
発表者
M.Suzuki、
S.Koizumi、
M.Katagiri、
H.Yoshida、
N.Sakuma、T.Ono、
T.Sakai
A.Tajani、
C.Tavaares、
M.Wade、C.Baron、
E.Gheeraert、
E.Bustarret、
S.Koizumi、
D.Araujo
平
独立行政法
人物質・材料
研究機構
49
Homoepitaxial {111}-oriented
diamond P/N junctions
独立行政法
人物質・材料
研究機構
50
UV properties of single crystal
and polycrystalline p-n junction
独立行政法
人物質・材料
研究機構
M.Nesladek、
K.Hansen、
S.Koizumi
51
Radiative recombination in
phosphorus-doped CVD
diamond
独立行政法
人物質・材料
研究機構
R.Sauer、
N.Teofilov、
K.Thonke、
S.Koizumi
独立行政法
人物質・材料
研究機構
M.Katagiri、
J.Isoya、
S.Koizumi、H.Kanda
独立行政法
人物質・材料
研究機構
Y.Koide
成
48
Electrical properties of
phosphorus doped n-type
homoepitaxial diamond layers
１
52
５
年
度
53
Electron spin resonance
characterization of
phosphorus-doped CVD
diamond films
Depletion layers in Schottky and
pn junctions for diamond with
deep dopants
S.Koizumi、
M.Katagiri、
K.Hansen、
M.Nesladek
K.Hansen,
M.NEsladek,
L.DeSchepper,
T.Kravets,
M.Vanecek,
S.Koizumi
54
Electrical properties of n-type
diamond and the compensating
defects
独立行政法
人物質・材料
研究機構
55
The phohsphorus level fine
structure in homoepitaxial and
polycrystalline n-type CVD
diamond
独立行政法
人物質・材料
研究機構
56
Single crystalline and
polycrystalline CVD diamond pn
junctions for UV light detection
独立行政法
人物質・材料
研究機構
57
On the Peculiarity of Depletion
Layer in Diamond pn-junction,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小出康夫
58
リンドープダイヤモンドエミッタの
電子放出特性の改善
住友電気工
業株式会社
辰巳夏生、難波暁
彦、西林良樹、今井
貴浩
S.Koizumi
参考 4-P.6
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
Surface and
Bulk Defects in
CVD Diamond
Film,IX
H16.2.18
Surface and
Bulk Defects in
CVD Diamond
Film,IX
H16.2.18
Surface and
Bulk Defects in
CVD Diamond
Film,IX
Surface and
Bulk Defects in
CVD Diamond
Film,IX
Surface and
Bulk Defects in
CVD Diamond
Film,IX
H16.2.18
H16.2.18
H16.2.18
ICNDST-9
H16.3.27
ICNDST-9
H16.3.29
ICNDST-9
H16.3.29
ICNDST-9
H16.3.29
The AVS 50th
International
Symposium,Am
erical Vacuum
Society
第 17 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H15.11.2-H1
5.11.7
H15.11.28
通し番号
タイトル
部署
発表者
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
平
ダイヤモンドのナノ加工技術と
電子素子応用
住友電気工
業株式会社
西林良樹、安藤
豊、辰巳夏生、難波
暁彦、今井貴浩
電気化学会第
71 回大会
H16.3.26
60
ゲート電極付き単結晶ダイヤモ
ンドフィールドエミッタ
住友電気工
業株式会社
辰巳夏生、西林良
樹、今井貴浩
第 51 回（春季）
応用物理学関
係連合講演会
H16.3.30
61
Development of diamond
emitters for the nano-scale
electron beam
住友電気工
業株式会社
ICNDST-9
H16.3.26
62
Field emission from phosphorus
doped diamond tips
住友電気工
業株式会社
ICNDST-9
H16.3.27
63
Development of single crystal
diamond electron emitter
住友電気工
業株式会社
ICNDST-9
H16.3.27
64
冷陰極放電灯陰極材料としての
ダイヤモンド膜の検討
株式会社東
芝
小野富男
65
P ドープｎ型ホモエピタキシャル
ダイヤモンドの電気的特性
株式会社東
芝
鈴木真理子
66
Electrical properties of
phosphorus doped n-type
homoepitaxial diamond layers
株式会社東
芝
鈴木真理子
67
Potential and challenge for
diamond discharge lamp cathode
株式会社東
芝
酒井忠司
ICNDST-9
H16.3.26
株式会社東
芝
小野富男
ICNDST-9
H16.3.26
株式会社東
芝
鈴木真理子
ICNDST-9
H16.3.26
成
59
T. Imai, N.
Tatsumi, A. Namba,
Y. Nishibayashi
N. Tatsumi, A.
Namba, Y.
Nishibayashi, T.
Imai
Y. Nishibayashi,
Y. Ando, H. Furuta,
N. Tatsumi, A.
Namba, T. Imai
１
５
年
度
68
69
Study on diamond films for
electrode material in cold
cathode fluorescent lamps
Electrical characterization of
phosphorus doped n-type
homoepitaxial diamond layers
70
冷陰極放電灯陰極材料としての
ダイヤモンド膜の検討
株式会社東
芝
小野富男
71
プレーナー型ショットキーダイオ
ードによる P ドープ n 型ダイヤモ
ンドの電気的特性の評価
株式会社東
芝
鈴木真理子
72
Surface conductivity and the
Fermi level position of CVD
diamond (001) in UHV
東北大学
S. Kono, T. Goto,
M. Shiraishi, Y.
Nihei, T. Abukawa,
M. Tachiki, H.
Kawarada
参考 4-P.7
第 17 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
第 17 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
SBDD-IX(Surfa
ce and Bulk
Defects in CVD
Diamond Films
IX）
第 51 回（春季）
応用物理学関
係連合講演会
第 10 回（春季）
応用物理学関
係連合講演会
ICNDST-9
H15.11.27
H15.11.27
H16.2
H16.3.29
H16.3.29
H16.3.27
通し番号
73
74
タイトル
Growth of phosphorus-doped
diamond using
tertiarybutylphosphine and
trimethylphosphine as
dopant gases
CVD ホモエピタキシャルダイ
ヤモンドにおける欠陥の
[CH4]/[H2]依存性の研究
部署
発表者
平
独立行政法
人産業技術
総合研究所
加藤 宙光,二子
渉,山崎 聡,大串
秀世
独立行政法
人産業技術
総合研究所
水落 憲和,渡邊 幸
志,磯谷 順一,大串
秀世,山崎 聡
山崎 聡,加藤 宙
光,二子 渉,上殿明
良(筑波大学),竹内
大輔,渡邊 幸志,小
倉 政彦,大串 秀世
山崎 雄一,石川健
治(東北大学),水落
憲和,山崎 聡
竹内 大輔,加藤 宙
光,山田 貴
壽,Purayath Robert
Vinod,山崎 聡,大
串 秀世,Nebel
Erwin Christoph
小倉 政彦,Chen
Yigang,李 成奇,渡
邊 幸志,山崎 聡,
大串 秀世
竹内 大輔、加藤
宙光、李 成奇、山
田 貴壽、Purayath
Robert Vinodl、山
崎 聡、大串 秀世
低速陽電子を用いた高品質Ｃ
ＶＤダイヤモンドの物性評価
II
独立行政法
人産業技術
総合研究所
76
電子スピン共鳴法による水素
プラズマ照射におけるダイヤ
モンド損傷の評価
独立行政法
人産業技術
総合研究所
77
n 形ダイヤモンド表面からの
光電子放出に関する研究(I)
独立行政法
人産業技術
総合研究所
78
Doping mechanism in boron
doped CVD homoepitaxial
diamond films
独立行政法
人産業技術
総合研究所
79
全光電子放出率分光法による
n 形ダイヤモンドからの電子
放出機構に関する研究(I)
独立行政法
人産業技術
総合研究所
80
水素終端ダイヤモンドの表
面・界面物性
独立行政法
人産業技術
総合研究所
81
ダイヤモンドの半導体特性に
及ぼす気相合成圧力の効果
独立行政法
人産業技術
総合研究所
82
電子デバイス用高品質ホウ素
ドープダイヤモンド薄膜 II
独立行政法
人産業技術
総合研究所
83
B ドープ(100)ダイヤモンド水
素終端表面を利用した FET の
作成
独立行政法
人産業技術
総合研究所
84
水素終端ダイヤモンド(111)
表面を利用した FET の作成
独立行政法
人産業技術
総合研究所
成
75
１
６
年
度
竹内
大輔
加藤 宙光,渡邊 幸
志,水落 憲和,李
成奇,小倉 政彦,山
崎 聡,大串 秀世
小倉 政彦,李 成
奇,陳 益鋼,渡邊
幸志,加藤 宙光,水
落 憲和,山崎
齊藤 丈靖,小倉 政
彦,朴 慶浩,平間一
行|,梅沢 仁,川原
田洋,大串 秀世
齊藤 丈靖,朴 慶
浩,梅沢 仁,川原
田洋,大串 秀世
参考 4-P.8
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
Diamond2004,
Italia
H16.9.15
第 65 回応用物
理学会学術講
演会
H16.9.1
第 65 回応用物
理学会学術講
演会
H16.9.1
第 65 回応用物
理学会学術講
演会
H16.9.1
第 65 回応用物
理学会学術講
演会
H16.9.3
Diamond2004,
Italia
H16.9.15
第 18 回 ダイ
ヤモンドシン
ポジウム
H16.11.30
第 33 回薄膜・
表面物理基礎
講座
H16.11.12
第 18 回 ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H16.11.29
第 18 回 ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H16.11.29
第１８回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H16.11.29
第１８回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H16.11.29
通し番号
タイトル
部署
85
CVD ホモエピタキシャルダイ
ヤモンドにおける水素の伴っ
た炭素ダングリングボンドの
ESR による研究
独立行政法
人産業技術
総合研究所
86
CVD ホモエピタキシャルダイ
ヤモンドにおける欠陥生成の
合成条件依存性と生成機構
独立行政法
人産業技術
総合研究所
87
NEA on hydrogen terminated
diamond
独立行政法
人産業技術
総合研究所
88
Growth and characterization
of phosphorus-doped diamond
using organophosphorus
gases
独立行政法
人産業技術
総合研究所
発表者
水落 憲和,渡邊 幸
志,加藤 宙光,小倉
政彦,李 成奇,大串
秀世,山崎 聡
水落 憲和,渡邊 幸
志,加藤 宙光,小倉
政彦,磯谷 順一|,
大串 秀世,山崎 聡
竹内 大輔,李 成
奇,加藤 宙
光,Nebel Erwin
Christoph|,山崎
聡
加藤 宙光,山崎
聡,大串 秀世
平
89
ダイヤモンドからの二次電子
利得評価
株式会社東
芝
90
B ドープ CVD ダイヤモンド膜の
放電特性
株式会社東
芝
91
金属基材上への液体ソースを
用いた B ドープ多結晶ダイヤ
モンドの成膜
株式会社東
芝
92
Application of diamond films
for cathode material in cold
cathode fluorescent lamps
株式会社東
芝
T. Ono, T. Sakai,
N. Sakuma, M.
Suzuki, H. Yoshida
株式会社東
芝
M. Suzuki, S.
Koizumi, M.
Katagiri, H.
Yoshida, N.
Sakuma, T. Ono, T.
Sakai
成
１
６
年
度
佐久間尚志, 小野
富男, 酒井忠司,
鈴木真理子, 吉田
博昭, 河野省三,
後藤忠彦
小野富男, 酒井忠
司, 佐久間尚志,
鈴木真理子, 吉田
博昭
吉田博昭, 柳瀬勇,
佐久間尚志, 鈴木
真理子, 小野富男,
酒井忠司
93
Electrical properties of
phosphorus doped CVD
homoepitaxial diamond
参考 4-P.9
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
第 43 回電子ス
ピンサイエンス
学会年会
H16.11.10
第 18 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H16.11.29
Surface and
bulk defects in
CVD diamond
films, X
H17.2.23
Surface and
Bulk Defects in
CVD Diamond
Films, X
H16.2.25
2004 年（秋季）
第 65 回応用物
理学会学術講
演会
H16.9.1
2004 年（秋季）
第 65 回応用物
理学会学術講
演会
2004 年（秋季）
第 65 回応用物
理学会学術講
演会
15th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
Nitrides &
Silicon
Carbide
15th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
Nitrides &
Silicon
Carbide
H16.9.1
H16.9.1
H16.9.12
H16.9.12
通し番号
タイトル
部署
発表者
94
株式会社東
芝
95
金属基材上への液体ソースを
用いたＢドーピング多結晶ダ
イヤモンドの成膜
株式会社東
芝
96
C-V 測定による P ドープホモエ
ピタキシャルダイヤモンド中
のドナー濃度の評価
株式会社東
芝
97
ダイヤモンドからの二次電子
利得評価
株式会社東
芝
98
ダイヤモンドのパワーデバイ
ス応用可能性と課題
株式会社東
芝
99
ダイヤモンドの放電電子源・
パワー応用
株式会社東
芝
100
多結晶ダイヤモンド上のナノ
サイズハードマスクの形成お
よびそれを使った突起の形成
住友電気工
業株式会社
101
絶縁膜マスクを用いたダイヤ
モンドエミッタの作製
住友電気工
業株式会社
宮崎富仁、西林良
樹、今井貴浩、服部
哲也
102
ゲート電極付き単結晶ダイヤ
モンドエミッタのトライオー
ド動作
住友電気工
業株式会社
辰巳夏生、西林良
樹、今井貴浩
103
高濃度リンドープエピタキシ
ャルダイヤモンドの電気特性
評価
住友電気工
業株式会社
難波暁彦、辰巳夏
生、山本喜之、西林
良樹、今井貴浩
104
Field emission properties of
B-doped and P-doped single
crystal diamond emitter
住友電気工
業株式会社
Y.Nishibayashi,
○N.Tatsumi,
A.Namba, T.Imai
105
ダイヤモンド電子エミッタの
特徴・現状と作製技術
住友電気工
業株式会社
西林良樹
106
ダイヤモンドの電子デバイス
用基板と電子放出技術
住友電気工
業株式会社
今井貴浩
平
成
１
６
年
度
小野富男， 酒井忠
司， 佐久間尚志,
鈴木真理子, 吉田
博昭
吉田博昭, 柳瀬勇,
鈴木真理子, 佐久
間尚志, 小野富男,
酒井忠司
鈴木真理子, 小泉
聡, 片桐雅之, 小
野富男, 吉田博昭,
佐久間尚志, 酒井
忠司
佐久間尚志, 小野
富男, 酒井忠司,
吉田博昭， 鈴木真
理子
酒井忠司, 小野富
男, 佐久間尚志,
吉田博昭, 鈴木真
理子
小野富男, 酒井忠
司, 佐久間尚志，
鈴木真理子, 吉田
博昭
田部井哲夫（広島
大）、横山新（広島
大）、宮崎富仁、西
林良樹
B ドープ CVD ポリダイヤモンド
膜放電特性の評価
参考 4-P.10
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H16.11.
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H16.11.
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H16.11.
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H16.11.
応用物理学会
結晶工学分科
会第 121 回研
究会
応用物理学会
第 33 回 薄
膜・表面物理
基礎講座
2004 年（秋季）
第 65 回応用物
理学会学術講
演会
2004 年（秋季）
第 65 回応用物
理学会学術講
演会
2004 年（秋季）
第 65 回応用物
理学会学術講
演会
2004 年（秋季）
第 65 回応用物
理学会学術講
演会
Diamond 2004
技術情報協会
主催ＦＥＤ特
別口座
平成１７年電
気学会全国大
会
H16.7.16
H16.11.12
H16.9.3
H16.9.3
H16.9.3
H16.9.4
H16.9.16
H16.9.22
H17.3.17
通し番号
タイトル
部署
発表者
住友電気工
業株式会社
今井貴浩
108
ダイヤモンドからの電子放出
応用
住友電気工
業株式会社
今井貴浩
109
気相成長ダイヤモンド単結晶
のものづくり技術
住友電気工
業株式会社
今井貴浩
110
住友電気工業（株）のダイヤ
モンド技術
住友電気工
業株式会社
今井貴浩
111
気相成長ダイヤモンド単結晶
基板
住友電気工
業株式会社
今井貴浩
112
ダイヤモンド電子源の開発
－P ﾄﾞｰﾌﾟﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞの加工技術
と電子放出－
住友電気工
業株式会社
西林良樹、辰巳夏
生、難波暁彦、今井
貴浩
113
ダイヤモンドの電子デバイ
ス・電子源応用
住友電気工
業株式会社
西林良樹
114
ダイヤモンド電子エミッタの
特徴・現状と作製技術
住友電気工
業株式会社
西林良樹
平
107
受託調査委員会平成１５年度
研究報告「ダイヤモンド極限
機能デバイス研究開発におけ
る新用途・市場の調査研究」
成
１
６
年
度
115
116
117
118
Field emission properties of
B-doped and P-doped single
crystal diamond emitter
ダイヤモンドエミッタ用の高
密度・機能性ナノサイズマス
クの形成およびそれを利用し
たダイヤモンド突起
高濃度リンドープエピタキシ
ャルダイヤモンドの電子放出
特性評価
リンドープダイヤモンドエミ
ッタの電子放出特性の改善
住友電気工
業株式会社
住友電気工
業株式会社
住友電気工
業株式会社
住友電気工
業株式会社
Y.Nishibayashi,
○N.Tatsumi,
A.Namba, T.Imai
田部井哲夫（広島
大），宮崎富仁，西
林良樹，横山 新
（広島大）
難波暁彦、辰巳夏
生、山本喜之、西林
良樹、今井貴浩
辰巳夏生、難波暁
彦、西林良樹、今井
貴浩
参考 4-P.11
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
ニューダイヤ
モンドフォー
ラム平成１６
年度・第１１
会技術調査講
演会
産業技術総合
研究所関西セ
ンター研究講
演会
セラミック協
会 電子材料
技術部会セミ
ナー
京都工業会研
修会
表面技術協会
ドライプロセ
ス部会
電子情報通信
学会 ED 研究
会
(社)応用物理
学会 薄膜・
表面物理分科
会主催 第 33
回 薄膜・表
面物理基礎講
座
技術情報協会
主催
ＦＥＤ(ﾌｨｰﾙ
ﾄﾞｴﾐｯｼｮﾝﾃﾞｨｽ
ﾌﾟﾚｲ)特別講
座
発表年月日
H17.2.7
H17.1.14
H16.11.18
H16.11.5
H16.10.22
H16.12.16
H16.11.12
H16.9.22
Diamond2004
H16.9.15
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H16.11.29
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H16.11.29
H16.11.30
通し番号
タイトル
部署
発表者
ダイヤモンドエミッタ 3 極管
の電子放出動作
住友電気工
業株式会社
辰巳夏生、難波暁
彦、西林良樹、今井
貴浩
120
ダイヤモンドエミッタの電子
放出電流の安定性
住友電気工
業株式会社
辰巳夏生、難波暁
彦、西林良樹、今井
貴浩
121
ダイヤモンドｐｉｐ型 FET
株式会社神
戸製鋼所
122
Si(100)上ヘテロエピタキシ
ャルダイヤモンドの粒径拡大
株式会社神
戸製鋼所
123
Device operation of p-i-p
type diamond
metal-insulator-semiconduc
tor field effect transistors
with sub-micrometer channel
株式会社神
戸製鋼所
124
ダイヤモンドへの原子層堆積
法による Al2O3 成膜
株式会社神
戸製鋼所
125
電子スピン共鳴によるリンド
ープホモエピタキシャルダイ
ヤモンド薄膜の欠陥評価
独立行政法
人物質・材料
研究機構
126
Change of
cathodoluminescence spectra
of diamond with continuous
irradiation of low energy
electron beam of 20 kV
独立行政法
人物質・材料
研究機構
127
n 型ダイヤモンド/窒化物半導
体へテロ接合における電子濃
度の解析
独立行政法
人物質・材料
研究機構
平
119
成
１
６
年
度
128
低濃度リンドープ n 型ホモエ
ピタキシャルダイヤモンド薄
膜の作製 （Ⅰ）,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
横田嘉宏、川上信
之、林 和志、橘
武史、小橋宏司
横田嘉宏、橘武史、
林和志、川上信之、
小橋宏司
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
2005 年(春季)
第 52 回応用物
理学関係連合
講演会
応用電子物性
分科会研究会
第 65 回応用物
理学会学術講
演会
15th European
Conference on
Diamond,
N. Kawakami, Y.
Diamond-like
Yokota, T.
Materials,
Tachibana, K.
Carbon
Hayashi and K.
Nanotubes,
Kobashi
Nitrides and
Silicon
Carbide
第 52 回応用物
横田嘉宏、川上信
之、橘武史、林和志、 理学関係連合
講演会
小橋宏司
第 65 回応用物
小泉 聡、神田 久
理学会学術講
生
演会
15th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
神田 久生
Carbon
Nanotubes,
Nitrides &
Silicon
Carbide,
発表年月日
H16.11.30
H17.3.31
H16.5.28
H16.9.3
H16.9.13
H17.3.31
H16.9.1
H16.9.16
康夫
日本金属学会
秋季大会
H16.9.28
片桐雅之,小泉聡,
磯谷順一,神田久
生,
第 51 回応用物
理学関係連合
学術講演会,
応用物理学
会,2004/03/2
8-2004/03/31
H16.3.28
小出
参考 4-P.12
通し番号
平
部署
発表者
129
電子スピン共鳴によるリンド
ープダイヤモンド薄膜の評
価,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
片桐雅之,小泉聡,
磯谷順一,神田久
生,
130
ダイヤモンドのデバイス応
用,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小泉
聡
131
Phosphorus related
characteristics of
synthetic diamonds,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
神田
久生
132
高品質 n 型ダイヤモンドの成
長と pn 接合特性,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小泉
聡
133
Electrical properties of
lightly phosphorus doped
diamond thin films,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小泉聡,片桐雅之,
神田久生,
成
タイトル
１
６
年
度
参考 4-P.13
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
第 51 回応用物
理学関係連合
学術講演会,
応用物理学
会,2004/03/2
8-2004/03/31
電気化学会第
71 回大会,電
気化学
会,2004/03/2
4-2004/03/26
NATO Advanced
Research
Workshop
"Innovative
Superhard
Materials and
Sustainable
Coatings",Ba
kul Institute
for uperhard
Materials,
National
Academy of
Science of
Ukraine,2004
/05/12-2004/
05/15
応用物理学会
応用電子物性
分科会研究例
会,応用物理
学会応用電子
物性分科
会,2004/05/2
8-2004/05/28
15th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
Nitrides &
Silicon
Carbide,Diam
ond 2004 組織
委員
会,2004/09/1
2-2004/09/17
発表年月日
H16.3.28
H16.3.24
H16.5.12
H16.5.28
H16.9.12
通し番号
平
部署
発表者
134
電子スピン共鳴によるリンド
ープホモエピタキシャルダイ
ヤモンド薄膜の欠陥評価,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
片桐雅之,小泉聡,
磯谷順一,神田久
生,
135
電子スピン共鳴によるリンド
ープホモエピタキシャルダイ
ヤモンド薄膜の欠陥評価,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
片桐雅之,小泉聡,
磯谷順一,神田久
生,
136
ダイヤモンド中のリンドナー
の電子スピン共鳴,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
片桐雅之,小泉聡,
磯谷順一,神田久
生,
137
Synthesis of n-type
Homoepitaxial Diamond Thin
Films and The Electronic
Properties,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小泉
聡
138
n 型ダイヤモンドにおけるキャリ
ア補償とディープドーパント効果
の解析,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小出
康夫
139
Theoretical analysis of
electron statistics for
n-type diamond,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小出
康夫
成
タイトル
１
６
年
度
参考 4-P.14
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
第 65 回応用物
理学会学術講
演会,応用物
理学
会,2004/09/0
1-2004/09/04
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム,ニュ
ーダイヤモン
ドフォーラ
ム,2004/11/2
9-2004/11/30
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム,ニュ
ーダイヤモン
ドフォーラ
ム,2004/11/2
9-2004/11/30
AGU 21st
Century COE
Program and
2nd
Internationa
l Symposium,
青山学院大
学,2004/12/1
0-2004/12/11
2004 年春季第
51 回応用物理
学関係連合講
演会,応用物
理学
会,2004/03/2
8-2004/03/31
The Fifth
Pacific Rim
Internationa
l Conference
on Advanced
Materials and
Processing
(PRICM-5),
発表年月日
H16.9.1
H16.11.29
H16.11.29
H16.12.10
H16.3.28
H16.
通し番号
部署
140
Enhancement of donor
ionization in
phosphorus-doped n-diamond,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
141
De-embedding 手法を用いたダ
イヤモンド RF トランジスタの
真性特性評価
早稲田大学
142
金属イオン照射による低抵抗
ソース・ドレインオーミック
層の形成
早稲田大学
143
高品質ゲート絶縁膜を用いた
ダイヤモンド MISFET と界面評
価
早稲田大学
144
ダイヤモンド表面オゾン処理
によるトランジスタ特性制御
早稲田大学
平
タイトル
成
１
６
年
度
145
Approach to diamond RF power
device
早稲田大学
発表者
小出
康夫
高柳英典, 平間一
行, 小柴亨, 目島
壮一, 与原圭一朗,
佐藤允也, 梅沢仁,
川原田洋
目島壮一, 畑英夫,
新井達也, 梅沢仁,
ドミンゴフェルー
ル, 品田賢宏, 大
泊巌, 川原田洋
与原圭一朗, 平間
一行, 宮本真吾,
松平弘樹, 高柳英
典, 小柴亨, 目島
壮一, 齊藤丈靖,
知京豊裕, 鯉沼秀
臣, 長谷川顕, 藤
森直治, 梅沢仁,
川原田洋
小柴亨, 平間一行,
高柳英典, 竹之内
智大, 目島壮一,
与原圭一朗, 齊藤
丈靖, 佐藤允也,
梅沢仁, 朴慶治,
藤森直治, 川原田
洋
K. Hirama, S.
Miyamoto, H.
Matsudaira, H.
Umezawa, M. Satoh,
H. Kawarada
参考 4-P.15
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
12th
Internationa
l Conferece
of Solid
Films and
Surfaces,日
本表面科学
会,2004/06/2
1-2004/06/25
発表年月日
H16.6.21
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-9.
4
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-9.
4
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-9.
4
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-9.
4
15th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
Nitrides &
Silicon
Carbide
H16.9.12-9
.17
通し番号
タイトル
部署
発表者
146
Modification of diamond thin
films utilizing electron
beam and focused-ion beam
早稲田大学
T. Arai, H. Hata,
H. Umezawa, D.
Ferrer, T.
Shinada, I.
Ohdomari, H.
Kawarada
147
Diamond MISFETs for High
Frequency Applications
早稲田大学
H. Umezawa
148
平
149
成
水素終端ダイヤモンドＰ型
表面伝導における負イオンの
影響
ダイヤモンド in-plane-gated
FET におけるヒステリシス特
性の光エネルギー
早稲田大学
早稲田大学
１
６
早稲田大学
151
The mechanism of pH
sensitivity on diamond
surface
早稲田大学
152
Approach to diamond RF power
device
早稲田大学
153
The bio-application of
electrolyte-solution-gate
diamond FETs
早稲田大学
154
Mechanism on the nonvolatile
memory effect on diamond
in-plane-gated field-effect
transistors
早稲田大学
年
150
Surface-modified diamond
field-effect transistors
for urea and glucose sensor
度
荻原大輔、佐々木順
紀、梅沢仁、川原田
洋
伊藤裕、澄川雄、小
林健作、梅沢仁、川
原田洋
K. S. Song, H.
Kanazawa, Y.
Nakamura, M.
Degawa, H.
Umezawa, H.
Kawarada
Y. Sasaki, K. S.
Song, Y. Nakamura,
S. Kawamura, M.
Degawa, H.
Umezawa. H.
Kawarada
M. Degawa, K. S.
Song, Y. Nakamura,
Y. Sasaki, S.
Kawamura, H.
Umezawa, H.
Kawarada
Y. Itoh, Y.
Sumikawa, K.
Kobayashi, H.
Umezawa, H.
Kawarada
S. Kawamura, K. S.
Song, H. Umezawa,
Y. Nakamura, Y.
Sasaki, M. Degawa,
H. Kawarada
参考 4-P.16
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
15th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
Nitrides &
Silicon
Carbide
2004
Internationa
l Conference
on SOLID
STATE DEVICES
and MATERIALS
春季第 51 回応
用物理学会学
術連合講演会
春季第 51 回応
用物理学会学
術連合講演会
発表年月日
H16.9.12-9
.17
H16.10.1510.17
H16.3
H16.3
The Eighth
World
congress on
Biosensors
H16.5.24-H
16.5.26
DIAMOND2004
H16.9.12-H
16.9.17
DIAMOND2004
H16.9.12-H
16.9.17
DIAMOND2004
H16.9.12-H
16.9.17
DIAMOND2004
H16.9.12-H
16.9.17
通し番号
タイトル
部署
発表者
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
DIAMOND2004
H16.9.12-H
16.9.17
平
155
Modification of diamond thin
films utilizing electron
beam and focused-ion beam
早稲田大学
Y. Nakano, H.
Umezawa, G-J.
Zhang, Y. Kaibara,
K. S. Song, T.
Zako, T. Funatsu,
K. Honda, Y.
Furukawa, H.
Kawarada
156
Miniaturized electrolyte
solution gate FET on
polycrystalline diamond
早稲田大学
H.Umezawa
DIAMOND2004
H16.9.12-H
16.9.17
157
Immobilization of
biological molecule using
ultra-dispersed diamond and
its application
早稲田大学
竹之内智大, 小林
健作, 高野義彦,
長尾雅則, 坂口勲,
立木実, 羽田野毅,
鍾国倣, 梅沢仁,
川原田洋
DIAMOND2004
H16.9.12-H
16.9.17
早稲田大学
平木貴博, 川村正
太, 宋光燮, 中村
雄介, 佐々木順紀,
出川宗里, 梅沢仁,
川原田洋
2004
Internationa
l Conference
on Solid
State Devices
and Materials
H16.9.12-H
16.9.17
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-H1
6.9.4
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-H1
6.9.4
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-H1
6.9.4
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-H1
6.9.4
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-H1
6.9.4
158
Diamond MISFETs for High
Frequency Applications
成
１
６
年
高濃度ボロンドープ CVD ダイ
ヤモンドの超伝導特性
早稲田大学
160
De-embedding 手法を用いたダ
イヤモンド RF トランジスタの
真性特性評価
早稲田大学
161
金属イオン照射による低抵抗
ソース・ドレインオーミック
層の形成
早稲田大学
162
高品質ゲート絶縁膜を用いた
ダイヤモンド MISFET と界面評
価
早稲田大学
163
ダイヤモンド表面オゾン処理
によるトランジスタ特性制御
早稲田大学
度
159
大木貴史, 佐々木
順紀, 宋光燮, 中
村雄介, 川村正太,
出川宗里, 田中雅
也, 平木貴博, 梅
沢仁, 川原田洋
本橋秀樹, 出川宗
里, 宋光燮, 中村
雄介, 川村正太,
佐々木順紀, 梅沢
仁, 川原田洋
古川慧, 中村雄介,
宋光燮, 張国軍,
梁正勲, 川村正太,
梅沢仁, 大泊巌,
川原田洋
梁正勲, 宋光燮,
張国軍, 川村正太,
中村雄介, 佐々木
順紀, 出川宗里,
梅沢仁, 大泊巌,
川原田洋
村上泰規, 中野善
和, 宋光燮, 梅沢
仁, 座古保, 船津
高志, 本多光太郎,
古川行夫, 川原田
洋
参考 4-P.17
通し番号
タイトル
部署
発表者
164
早稲田大学
165
ダイヤモンド表面の pH 感応性
早稲田大学
166
タンパク質を固定した電解質
ゲートダイヤモンド FET
早稲田大学
167
電解質ゲートダイヤモンド
FET を利用した DNA センサ
早稲田大学
168
ダイヤモンド表面に芳香族化
合物を利用した DNA の固定化
早稲田大学
169
超分散ダイヤモンド(UDD)を
用いた生体分子固定とその評
価
早稲田大学
170
Ni イオン照射によるダイヤモ
ンド FET の低抵抗ソース･ドレ
イン領域の形成
早稲田大学
Y.Nakamura,H.Kawa
rada et al.
171
ダイヤモンド表面オゾン処理
によるトランジスタ特性制御
早稲田大学
K.Kobayashi,H.Kaw
arada et al.
172
B ドープ(100)ダイヤモンド水
素終端表面を利用した FET の
作成
早稲田大学
H.Umezawa,H.Kawar
ada et al.
173
微細ダイヤモンド電解質溶液
ゲート FET のバイオセンサへ
の 利用
早稲田大学
174
高濃度ボロンドープ CVD ダイ
ヤモンドの超伝導特性
早稲田大学
平
成
１
６
年
度
目島壮一, 高柳英
典、平間一行、新井
達也、佐藤允也、梅
沢仁、 川原田洋
小柴亨、与原圭一
朗、平間一行、佐藤
允也、梅沢仁、川原
田洋
平木貴博, 川村正
太, 宋光燮, 中村
雄介, 佐々木順紀,
出川宗里, 梅沢仁,
川原田洋
竹之内智大, 小林
健作, 高野義彦,
長尾雅則, 坂口勲,
立木実, 羽田野毅,
鍾国倣, 梅沢仁,
川原田洋
古川慧, 中村雄介,
宋光燮, 張国軍,
梁正勲, 川村正太,
梅沢仁, 大泊巌,
川原田洋
村上泰規，中野善
和，張国軍、梅沢
仁、宋光燮、川原田
洋
微細ダイヤモンド電解質溶液
ゲート FET のバイオセンサ応
用
平木貴博, 川村正
太, 宋光燮, 中村
雄介, 佐々木順紀,
出川宗里, 梅沢仁,
川原田洋
竹之内智大, 小林
健作, 高野義彦,
長尾雅則, 坂口勲,
立木実, 羽田野毅,
鍾国倣, 梅沢仁,
川原田洋
参考 4-P.18
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-H1
6.9.4
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-H1
6.9.4
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-H1
6.9.4
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-H1
6.9.4
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-H1
6.9.4
秋季第 65 回応
用物理学会学
術講演会
H16.9.1-H1
6.9.4
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H16.11.2930
H16.11.2930
H16.11.2930
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H16.11.2930
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H16.11.2930
通し番号
タイトル
部署
175
ダイヤモンド SGFET を利用し
た電荷検出型ラベルフリー
DNA センサ
早稲田大学
176
生体分子を固定した超分散ダ
イヤモンドの評価
早稲田大学
177
178
179
平
成
180
１
６
181
年
度
182
The label-free DNA detection
using diamond FET based on
its molecular charge
Super conductivity in
heavily B-doped CVD Diamond
thin Film
High power RF Diamond FETs
with Low Resistive
Source/Drain Carbide Ohmic
Layer using Focused Ni Ion
Irradiation
選択へテロエピタキシャル成
長ダイヤモンドの形態制御
イオンビームエッチングによ
る単結晶ダイヤモンドの微細
加工
Patterning and morphology
control of heteroepitaxial
diamond
発表者
古川慧, 中村雄介,
宋光燮, 張国軍,
梁正勲, 川村正太,
梅沢仁, 大泊巌,
川原田洋
村上泰規，中野善
和，張国軍、梅沢
仁、宋光燮、川原田
洋
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H16.11.2930
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H16.11.2930
早稲田大学
Y.Nakamura,H.Kawa
rada et al.
2004 MRS Fall
Meeting
H16.11.2912.3
早稲田大学
K.Kobayashi,H.Kaw
arada et al.
2004 MRS Fall
Meeting
H16.11.2912.3
早稲田大学
H.Umezawa,H.Kawar
ada et al.
2004 MRS Fall
Meeting
H16.11.2912.3
安藤 豊，前田真太
郎，鈴木一博，澤邊
厚仁
安藤 豊，松本拓
也，福本豊，鈴木一
博，澤邊厚仁
Y. Ando, J.
Kuwabara, K.
Suzuki, A. Sawabe
S. Kono, T. Goto,
M. Shiraishi, Y.
Nihei, T. Abukawa,
M. Tachiki, and H.
Kawarada
第 65 回
（秋季）
応用物理学会
学術講演会
第 65 回
（秋季）
応用物理学会
学術講演会
青山学院大
学
青山学院大
学
青山学院大
学
183
Surface Conductivity and the
Fermi Level Position of CVD
Diamond (001) in UHV
184
UHV 中における CVD ダイヤモン
ド表面シート抵抗とフェルミ
準位
東北大学
185
ダイヤモンドの表面物性
東北大学
186
CVD Diamond Growth: Bias
Treatment
and
Surface
Conductivity"
東北大学
東北大学
H16.9.3
DIAMOND 2004
H16.9.17
12th Int.
Conf. Solid
Films and
Surfaces,
Hamamatsu,
Japan.
H16.6-21-2
5
河野 省三，後藤 忠
第 65 回応用物
彦、白石 基哉、虻
理学会学術講
川 匡司、立木 実，
演会
川原田 洋
応用物理学会
薄膜・表面物
河野省三
理分科会第３３
回基礎講座
2nd
Internationa
l Symposium
on Mechanical
S. Kono
Science based
on
Nanotechnolo
gy,
参考 4-P.19
H16.9.3
H16.9.1-4
H16.11.1112
H17.2.21-2
2
通し番号
タイトル
発表者
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
白石基哉、河野省
三、青山朋弘、後藤
忠彦、虻川匡司、下
村勝、坂本一之、
鈴木俊宏、梅沢仁、
川原田 洋
日本表面科学
会
東北支部講演
会
H17.3.10-1
1
部署
平
187
CVD ダイヤモンド表面電気伝
導層の研究
188
CVD Diamond Growth: Bias
Treatment and Surface
Conductivity
東北大学
189
Origin of CVD diamond
surface conductivity: An
electron spectroscopic view
東北大学
190
ダイヤモンドからの二次電子
利得評価
東北大学
191
Electron-spectroscopic view
of CVD diamond surface
conductivity
東北大学
192
X-ray Photoelectron
Diffraction Study of the
Bias-treatment in CVD
Diamond Growth on
Ir(001)/SrTiO3
東北大学
東北大学
成
１
６
年
度
Aoyama Gakuin
University
S. Kono
21st Century
COE Program
6th
S. Kono, M.
Japan-Russia
Shiraishi, T.
Goto, T. Abukawa、 Seminar on
M. Tachiki and H. Semiconducto
r Surfaces,
Kawarada
佐久間尚志，小野富
第 65 回応用物
雄，酒井忠司，鈴木
理学会学術講
真理子，河野省三，
演会
後藤忠彦
15th European
Conf.
Diamond,
Diamond-like
Materials,
S. Kono, M.
Carbon
Shiraishi, T.
Goto, T. Abukawa, Nanotubes,
M. Tachiki and H. Nitrides &
Silicon
Kawarada
Carbide,Riva
del Garda,
Trentino,
Italy.
15th European
Conf.
Diamond,
Diamond-like
S. Kono, M.
Materials,
Shiraishi, N.I.
Plusnin, T. Goto, Carbon
Nanotubes,
Y. Ikejima, T.
Nitrides &
Abukawa, M.
Shimomura, Z. Dai Silicon
Carbide,Riva
and
del Garda,
Trentino,
Italy.
参考 4-P.20
H16.12.1011
H16.10.1215
H16.9.1-4
H16.9.12-1
7
H16.9.12-1
7
通し番号
タイトル
部署
発表者
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
北海道大学
J.H.Kaneko, T.
Teraji, Y. Hirai,
M. Shiraishi, S.
Kawamura, K.
Ochiai, T.Ito, T.
Nishitani, T.
Sawamura
High
Temperture
Plasma
Diagnostics
2004
北海道大学
押木
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H16.11-29H16.11.30
北海道大学
辻
第 18 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H16.11-29H16.11.30
196
多結晶体高配向ダイヤモンド
膜を用いた紫外線位置センサ
ー
北海道大学
辻勝英、押木祐介、
林 和志、金子純
一、藤田文行、本間
彰、澤村晃子
197
Characteristics of Excitonic
Emission in Diamond
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H. Okushi, H.
Watanabe and S.
Kanno
198
Growth and Characterization of
Phosphorus-doped Diamond
using Organo- phosphorus Gases
独立行政法
人産業技術
総合研究所
M. Kato, S.
Yamasaki and H.
Okushi
第 52 回応用物
理学関係連合
講演会
H17.3
第 52 回応用物
理学関係連合
講演会
H17.3
193
194
195
Response function
measurement of layered type
CVD single crystal diamond
radiation detectors for 14
MeV neutrons
UV パルレーザーを用いたダイ
ヤモンド中の電荷キャリア輸
送特性評価手法の開発
放射線計測技術に基づくダイ
ヤモンド結晶中の電荷キャリ
ア輸送特性評価とそれに基づ
く多結晶ダイヤモンドの電気
特性改善
他
他
平
成
１
６
年
度
199
酸素化(111)ダイヤモンド表面の
伝導層
独立行政法
人産業技術
総合研究所
S.-G.Ri, D.Takeuchi,
H.Kato, M.Ogura,
T.Makino,
C.E.Nebel,
S.Yamasaki,
H.Okushi
200
メタン-水素-窒素混合ガスで成
長したホモエピタキシャルダイヤ
モンド薄膜中の窒素関連欠陥の
カソードルミネッセンス評価
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H.Watanabe,
H.Kume, S.Kanno,
H.Okushi
参考 4-P.21
H16.4
2005 年（春季）
第 66 回応用物 H17.03.29H17.04.01
理学会学術講
演会
The
10th
International
Conf.
on
H17.2
Surface
and
Bulk Defects in
Diamond
(SBDD-10)
The
10th
International
Conf.
on
H17.2
Surface
and
Bulk Defects in
Diamond
(SBDD-10)
通し番号
タイトル
部署
独立行政法
人産業技術
総合研究所
発表者
S.-G.Ri, C.E.Nebel,
D.Takeuchi,
B.Rezek,
S.Yamasaki,
H.Okushi
202
Electrical and Optical
Characterization of Boron Doped
(111) Homoepitaxial Diamond
Films
独立行政法
人産業技術
総合研究所
203
Fabrication of Diamond MISFET
with Submicron Gate on
Boron-doped (111) Surface
独立行政法
人産業技術
総合研究所
204
Electrical characterization of
homoepitaxial diamond p-n+
junction
独立行政法
人産業技術
総合研究所
205
Key Issues on Electronic
Application of Diamond
独立行政法
人産業技術
総合研究所
N.Fujimori, S.Shikata
206
Cathodoluminescence
Characterization of
Nitrogen-Doped Homoepitaxial
Diamond Thin Film
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H.Watanabe,
H.Kume, S.Kanno,
H.Okushi
207
Passivation effects of deuterium
exposure of B-doped CVD
homoepitaxial diamond films
独立行政法
人産業技術
総合研究所
208
Quality of hydrogenated
diamond surfaces accessed by
scanning probe techniques
独立行政法
人産業技術
総合研究所
M.Ogura,
N.Mizuochi,
S.Yamasaki,
H.Okushi
B.Rezek,
H.Watanabe, D.Shin,
C.E.Nebel
209
EPR and CL study of the carbon
dangling bond defect
accompanying a hydrogen atom
in CVD homoepitaxial diamond
films
独立行政法
人産業技術
総合研究所
N.Mizuochi, H.Kato,
H.Watanabe,
M.Ogura, J.Isoya,
H.Okushi,
S.yamasaki
210
(001)面リンドープ n 形ダイヤモ
ンド薄膜の成長とその物性評価
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H.Kato
平
201
Surface conductive layers on
(111) diamonds after oxygen
treatments
成
１
６
S.-G.Ri, H.Kato,
M.Ogura,
H.Watanabe,
T.Makino,
S.Yamasaki,
H.Okushi
T.Saitoh, K.H.Park,
K.Hirama,
H.Umezawa,
M.Satoh,
H.Kawarada,
H.Okushi
T.Makino, H.Kato,
S.-G.Ri, Y.G.Chen,
H.Watanabe,
k.H.Park, H.Okushi
年
度
参考 4-P.22
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
The 16th
European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes
The 10th
International
Conference on
New Diamond
Science and
Technology
発表年月日
H17.5
H17.5
ICNDST-10
H17.5
ICNDST-10
H17.5
Applied
Diamond
Conference
The 10th
International
Conference on
New Diamond
Science and
Technology
H17.5
H17.5
ICNDST-10
H17.5
STM'05
H17.7
The 23rd
International
Conference on
Defects in
Semiconductors
平成 17 年度第
1 回研究会
H17.7
H17.7
通し番号
タイトル
部署
ダイヤモンドの新しい応用と周
辺技術
独立行政法
人産業技術
総合研究所
212
ボロンドープ(111)ホモエピタキ
シャルダイヤモンド薄膜の合成
と評価 (II)
独立行政法
人産業技術
総合研究所
213
Electrical and optical
characterizations of
homoepitaxial diamond p-n
junction
独立行政法
人産業技術
総合研究所
214
(001)面上に作製したダイヤモ
ンド pn 接合の電気・光学特性
独立行政法
人産業技術
総合研究所
215
窒素ドープホモエピタキシャルダ
イヤモンド薄膜からのエキシトン
発光
独立行政法
人産業技術
総合研究所
平
211
発表者
N.Fujimori
成
１
６
年
S.-G.Ri, M.Ogura,
H.Kato, H.Watanabe,
T.Makino,
S.Yamasaki,
H.Okushi
T.Makino, H.Kato,
M.Ogura,
H.Watanabe, S.-G.Ri,
Y.G.Chen,
S.Yamasaki,
H.Okushi
T.Makino, H.Kato,
M.Ogura,
H.Watanabe,
S.Yamasaki,
H.Okushi
度
H.Watanabe,
H.Kume, S.Kanno,
H.Okushi
平
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H.Watanabe,
H.Kume,
N.Mizuochi,
S.Yamasaki,
S.Kanno, H.Okushi
217
(001)面リンドープ n 形ダイヤモ
ンド半導体の物性評価 ―
SIMS マッピング解析―
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H.Kato, S.Yamasaki,
H.Okushi
218
CVD ホモエピタキシャルダイヤ
モンドにおける水素関連欠陥の
ESR とカソードルミネッセンスに
よる研究 ―光学特性に与える
影響―
独立行政法
人産業技術
総合研究所
219
高出力ショットキーダイオードに
向けた CVD ダイヤモンド表面欠
陥と金属接触特性評価
独立行政法
人産業技術
総合研究所
220
2 つのピークから構成されるダ
イヤモンドからのエキシトン発光
スペクトルの起原
221
(001)面ダイヤモンドにおける n
形伝導制御技術の開発
独立行政法
人産業技術
総合研究所
独立行政法
人産業技術
総合研究所
成
216
Nitrogen Incorporation in
Homoepitaxial Diamond Thin
Film
１
７
年
度
N.Mizuochi,
H.Watanabe,
J.Niizuma,
T.Sekiguchi, J.Isoya,
H.Okushi,
S.Yamasaki
H.Umezawa,
M.Ogura, S.-G.Ri,
N.Tokuda,
S.Yamasaki,
S.Shikata
H.Watanabe,
S.Kanno, H.Okushi
H.Kato
参考 4-P.23
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
日本結晶成長
学会バルク成
長分科会
発表年月日
H17.8
第 66 回応用物
理学会学術講
演会
H17.9
DIAMOND200
5
H17.9
第 66 回応用物
理学会学術講
演会
H17.9
第 66 回応用物
理学会学術講
演会
H17.9
16th european
conference on
diamond,
diamond-like
materials,
carbon
nanotubes, and
nitrides
第 66 回応用
物理学会学術
講演会
第 44 回電子ス
ピンサイエンス
学会年会
H17.9
H17.9
H17.10
第 19 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
第 19 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H17.11
放電学会
H17.11
H17.11
通し番号
タイトル
部署
発表者
S.-G.Ri, C.E.Nebel,
D.Takeuchi,
Y.Yamazaki,
S.Yamasaki,
H.Okushi
T.Saitoh, K.H.Park,
K.Hirama,
H.Umezawa,
M.Satoh,
H.Kawarada,
H.Okushi
T.Makino, H.Kato,
M.Ogura,
H.Watanabe, S.-G.Ri,
S.Yamasaki,
H.Okushi
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
第 19 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H17.11
Materials
Research
Society 2005
Fall Meeting
H17.11
ダイヤモンド
シンポジウム
H17.11
平
独立行政法
人産業技術
総合研究所
223
Electrical Properties of Diamond
MISFETs with Submicron Gate
on Boron-doped (111) Surface
独立行政法
人産業技術
総合研究所
224
(001)面上に作製したダイヤモン
ド pn 接合の電気・光学特性
独立行政法
人産業技術
総合研究所
225
全光電子放出率分光測定法に
よる負性電子親和力を示すダイ
ヤモンド表面からの電子放出機
構に関する研究(I)
独立行政法
人産業技術
総合研究所
D.Takeuchi,
S.Yamasaki,
C.E.Nebel
第 19 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H17.11
第 19 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H17.11
成
222
種々の酸素化処理方法による
（１１１）ダイヤモンド表面伝導層
の評価
CVD ホモエピタキシャルダイヤ
モンドにおける水素関連欠陥の
光学特性に与える影響の研究
独立行政法
人産業技術
総合研究所
227
Growth of heavily
phosphorus-doped diamond by
CVD technique
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H.Kato, S.Yamasaki,
H.Okushi
228
Photoelectron emission from
diamond
独立行政法
人産業技術
総合研究所
D.Takeuchi
229
ホウ素ドープＣＶＤダイヤモンド
薄膜のホールバーによる電気
特性評価
独立行政法
人産業技術
総合研究所
230
ダイヤモンド合成におけるボロ
ン原子による表面平坦化効果
独立行政法
人産業技術
総合研究所
231
ダイヤモンドショットキーバリア
ダイオードの動作限界
独立行政法
人産業技術
総合研究所
１
226
N.Mizuochi,
H.Watanabe,
J.Niizuma,
T.Sekiguchi, J.Isoya,
H.Okushi,
S.Yamasaki
７
年
度
M.Ogura, T.Makino,
H.Umezawa, S.-G.
Ri, C.E.Nebel,
S.Yamasaki,
H.Okushi
N.Tokuda, T.Saitoh,
H.Umezawa,
K.Yamabe,
S.Yamasaki,
H.Okushi
H.Umezawa,
N.Tokuda, S.Shikata
参考 4-P.24
International
Workshop on
Superconductiv
ity
Surface and
Bulk Defects in
CVD Diamond
Films, XI
H17.12
H18.2
第 53 回応用物
理学関係連合
講演会
H18.3
第 53 回応用物
理学関係連合
講演会
H18.3
第 53 回応用物
理学関係連合
講演会
H18.3
通し番号
タイトル
部署
232
ダイヤモンドショットキーバリア
ダイオードの逆方向リーク TFE
モデリング
独立行政法
人産業技術
総合研究所
233
高品質ホモエピタキシャルダイ
ヤモンド薄膜からのエキシトン
発光強度の空間分布観測
234
ダイヤモンド表面からの光電子
放出に関する研究(II)
独立行政法
人産業技術
総合研究所
独立行政法
人産業技術
総合研究所
235
重水素を用いたプラズマ CVD
ダイヤモンド合成における欠陥
濃度低減化
独立行政法
人産業技術
総合研究所
発表者
H.Umezawa,
N.Tokuda, M.Ogura,
S.-G.Ri,
H.Yoshikawa,
S.Shikata
H.Watanabe,
S.Yamasaki,
S.Kanno, H.Okushi
S.Yamasaki,
D.Takeuchi,
C.E.Nebel
N.Mizuochi,
H.Watanabe, H.Kato,
J.Niizuma,
T.Sekiguchi, J.Isoya,
H.Okushi,
S.Yamasaki
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
第 53 回応用物
理学関係連合
講演会
H18.3
第 53 回応用物
理学関係連合
講演会
第 53 回応用物
理学関係連合
講演会
第 53 回応用物
理学関係連合
講演会
平
H18.3
H18.3
236
A study of doping properties and
electrical properties of
phosphorus doped n-type
homoepitaxial diamond layers
株式会社東
芝
鈴木真理子, 小泉
聡, 片桐雅之, 小野
富男, 吉田博昭, 佐
久間尚志, 酒井忠司
237
Diamond discharge cathode for
CCFL application
株式会社東
芝
酒井忠司, 小野富
男, 佐久間尚志, 吉
田博昭, 鈴木真理子
238
N-type diamond Schottky diode
株式会社東
芝
鈴木真理子, 小泉
聡, 片桐雅之, 小野
富男, 吉田博昭, 佐
久間尚志, 酒井忠司
239
n 型ダイヤモンドのショットキー
障壁
株式会社東
芝
鈴木真理子, 小泉
聡, 片桐雅之, 小野
富男, 吉田博昭, 佐
久間尚志, 酒井忠司
第 62 回応用物
理学会学術講
演会
H17.9.7
240
Electrical characteristics of
n-type diamond Schottky diodes
and metal/diamond interfaces
株式会社東
芝
鈴木真理子, 小泉
聡, 片桐雅之, 小野
富男, 吉田博昭, 佐
久間尚志, 酒井忠司
SBDD XI
(Suface and
Bulk Defects in
CVD Diamond
FIlms, XI )
H18.2.25
241
n 型ダイヤモンドショットキーダイ
オードおよび金属/ダイヤモンド
界面の電気的特性
株式会社東
芝
鈴木真理子, 小泉
聡, 片桐雅之, 小野
富男, 吉田博昭, 佐
久間尚志, 酒井忠司
電子情報通信
学会研究会
H18.5.19 予
定
成
１
７
年
度
The 10th
International
Conference on
New Diamond
Science and
Technology
(ICNDST-10)
The 10th
International
Conference on
New Diamond
Science and
Technology
(ICNDST-10)
2005
International
Conference on
Solid State
Devices and
Materials
H18.3
参考 4-P.25
H17.5.11
H17.5.12
H17.9.13
通し番号
タイトル
部署
発表者
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
242
究極の半導体材料ダイヤモンド
－その特性と可能性－
株式会社東
芝
酒井忠司
第 71 回 VLSI
Forum
H17.11.17
243
Diamond cold discharge cathode
for backlight
株式会社東
芝
酒井忠司, 小野富
男, 佐久間尚志, 吉
田博昭, 鈴木真理子
DIAMOND2006
H17.9.15
株式会社東
芝
N. Sakuma, T. Ono,
T. Sakai, H. Yoshida,
M. Suzuki, S. Kono,
T. Goto
245
Characterization of secondary
electron emission from diamond
films
株式会社東
芝
N. Sakuma, T. Ono,
T. Sakai, H. Yoshida,
M. Suzuki, S. Kono,
T. Goto
246
ダイヤモンドからの二次電子放
出特性評価(2)
株式会社東
芝
247
ダイヤモンドからの二次電子放
出特性評価(2)
株式会社東
芝
248
B ドープ CVD ダイヤモンド膜の
放電特性(2)
株式会社東
芝
249
B ドープ CVD ポリダイヤモンド膜
放電特性の評価 (2)
株式会社東
芝
250
B ドープ CVD ダイヤモンド膜の
放電特性 (3)
株式会社東
芝
平
244
Characterization of secondary
electron emission from diamond
films
成
１
７
年
度
佐久間尚志,小野富
男,酒井忠司,吉田博
昭,鈴木真理子,河野
省三,後藤忠彦
佐久間尚志,小野富
男,酒井忠司,吉田博
昭,鈴木真理子,竹内
大輔,山崎聡,河野省
三,後藤忠彦
小野富男, 酒井忠
司, 佐久間尚志, 鈴
木真理子, 吉田博
昭,竹内大輔,山崎聡,
河野省三,後藤忠彦
小野富男,酒井忠
司,佐久間尚志,吉
田博昭,鈴木真理子
小野富男,酒井忠司,
佐久間尚志,吉田博
昭,鈴木真理子
参考 4-P.26
The10th
International
Conference on
New Diamond
Science and
Technology
（ICNDST-10）
16th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
Nitrides &
Silicon Carbide
H17.5.11
H17.9.11
第 19 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H17.11.25
第 53 回（春季）
応用物理学関
係連合講演会
H18.3.23
2005 年（秋季）
第 66 回応用物
理学会学術講
演会
H17.9.7
第 19 回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
第 53 回（春季）
応用物理学関
係連合講演会
H17.11.25
H18.3.23
通し番号
251
タイトル
Application of Diamond Film to
Cold Cathode Discharge Lamps
for LCD Backlighting
部署
株式会社東
芝
発表者
Tomio Ono, Tadashi
Sakai, Naoshi
Sakuma, Mariko
Suzuki, Hiroaki
Yoshida and Shuichi
Uchikoga
Hiroaki Yoshida,
Isamu Yanase,
Naoshi Sakuma,
Tomio Ono and
Tadashi Sakai
株式会社東
芝
253
金属基材上への液体ソースを
用いた B ドーピング多結晶ダイ
ヤモンドの成膜（2)
株式会社東
芝
254
金属基材上への液体ソースを
用いた B ドープ多結晶ダイヤモ
ンド膜の作製(2)
株式会社東
芝
255
金属基材上への液体ソースを
用いた B ドープ多結晶ダイヤモ
ンド膜の作製(3)
株式会社東
芝
256
Synthesis of heavily
phosphorus-doped diamond
and aplication to electron
emitters
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
A.Namba,
N.Tatsumi,
Y.Nishibayashi,
and T.Imai
257
Development of diamond field
emitter tip and devices
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
Y. Nishibayashi,
N. Tatsumi, A.
Namba, T.
Miyazaki, T. Imai
平
252
Syntheses of Boron-doped
polycrystalline diamond on
molybdenum substrate for cold
discharge cathode
成
１
７
年
度
吉田博昭、柳瀬勇、
鈴木真理子、佐久間
尚志、小野富男、酒
井忠司
吉田博昭、柳瀬勇、
鈴木真理子、佐久間
尚志、小野富男、酒
井忠司
吉田博昭、柳瀬勇、
鈴木真理子、佐久間
尚志、小野富男、酒
井忠司
参考 4-P.27
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
11th
International
Conference on
New Diamond
Science and
Technology
(ICNDST) and
9th Applied
Diamond
Conference
(ADC)
発表年月日
H18.5.19 予
定
8th
International
Conference on
Applications of
Diamond and
Related
Materials/1st
NanoCarbon
Joint
Conference
H17.5.15
第１９回ダイヤ
モンドシンポジ
ウム
H17.11.25
2005 年秋季
第 66 回応用物
理学会学術講
演会
2006 年春季
第 53 回応用物
理学関係連合
講演会
ICNDST-10
(10th
Internationa
l Conference
on New
Diamond
Science &
Technology)
ICNDST-10
(10th
Internationa
l Conference
on New
Diamond
Science &
Technology)
H17.9.7
H18.3.23
H17.5.11
H17.5.12
通し番号
タイトル
258
Field emitter devices of
single crystal diamond
259
高濃度Ｐドープ膜の合成と電
子放出応用
260
ダイヤモンドエミッタデバイ
スの 電子放出密度の向上
261
ダイヤモンドＴｉｐの電子放
出特性測定
部署
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
発表者
辰巳 夏生、難波
暁彦、西林 良樹、 ICNDST-10
今井 貴浩
発表年月日
H17.5.13
NDF 平成 17 年
度第 1 回研究
会
H17.7.7
第 66 回応用物
辰巳 夏生、難波
暁彦、西林 良樹、 理学会学術講
演会
今井 貴浩
H17.9.7
難波暁彦、辰巳夏
生、山本喜之、西林
良樹、今井貴浩
H17.9.7
難波暁彦、辰巳夏
生、山本喜之、西林
良樹、今井貴浩
平
成
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
Y. Nishibayashi,
N. Tatsumi, A.
Namba, T.
Miyazaki, T. Imai
263
Electron beam emitters with
heavily phosphorus-doped
diamond
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
A.Namba,
N.Tatsumi,
Y.Yamamoto,
Y.Nishibayashi,
and T.Imai
264
電子ビーム機器用ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞｼﾝ
ｸﾞﾙｴﾐｯﾀ Tip の開発
265
均一ダイヤモンドエミッタの
作製と電子放出特性
266
ダイヤモンド電子放出素子の
開発
－素子の均一形成と大電流化
－
１
262
Development of diamond field
emitter devices using
uniform fabrication
technique
７
年
度
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
難波暁彦、辰巳夏
生、山本喜之、西林
良樹、今井貴浩
第 66 回秋季応
用物理学会
Diamond2005
(16th
European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
and Nitrides)
Diamond2005
(16th
European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
and Nitrides)
H17.9.12
H17.9.12
第 19 回ﾀﾞｲﾔﾓﾝ
ﾄﾞｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ
H17.11.24
辰巳 夏生、谷崎
第 19 回ダイヤ
圭祐、難波 暁彦、
モンドシンポ
西林 良樹、今井
ジウム
貴浩
H17.11.25
西林良樹、辰巳夏
生、難波暁彦、山本
喜之、今井貴浩
参考 4-P.28
電子情報通信
学会 電子デ
バイス研究会
H17.12.22
通し番号
タイトル
部署
発表者
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
西林良樹、辰巳夏
生、難波暁彦、山本
喜之、今井貴浩
268
Fabrication of High-Density
Diamond Nanotips by Electron
Beam Lithography
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
Tetsuo Tabei,
Tomihito Miyazaki,
Yoshiki
Nishibayashi, Shin
Yokoyama
269
ダイヤモンドのナノ加工技術
と電子放出デバイスへの応用
270
Tip 型ダイヤモンド電子源か
らの電子ビーム評価
271
ダイヤモンドエミッタデバイ
スの 電子放出電流の向上
272
Characterization of
subsurface hydrogen in
diamond films by
high-resolution elastic
recoil detection analysis
平
267
ダイヤモンド電子放出素子の
開発
－素子の均一形成と大電流化
－
成
１
７
年
度
273
274
原子層堆積 Al2O3wo 絶縁膜と
したダイヤモンド MIS ダイオ
ードの電気的特性
ダイヤモンド MIS ダイオード
を用いた原子層堆積 Al2O3 絶
縁膜の評価
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
ナノスケー
ル加工用電
子源 住友
電工
株式会社
神戸製鋼所
株式会社
神戸製鋼所
株式会社
神戸製鋼所
275
ダイヤモンド膜の合成と半導
体応用
株式会社
神戸製鋼所
276
ヘテロエピダイヤモンド上に
形成した p-i-p 型 FET とその
高温動作特性
株式会社
神戸製鋼所
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
電子情報通信
学会 電子デ
バイス研究会
（ED)
ED2005-183
pp.7-10
Jpn. J. of
Appl. Phys.
Vol. 45, No.
3A, (2006)
pp.1771-1774
.
発表年月日
H17.12.22
H18.3.8
西林良樹、辰巳夏
生、難波暁彦、宮崎
富仁、今井貴浩
第 53 回応用物
理学関係連合
講演会
H18.3.22
難波暁彦、辰巳夏
生、山本喜之、西林
良樹、今井貴浩
第 53 回応用物
理学関係連合
講演会
H18.3.23
辰巳 夏生、難波
第 53 回応用物
暁彦、関 裕一郎、
理学関係連合
西林 良樹、今井
講演会
貴浩
The 23rd
internationa
林和志、川上信之、 l conference
一原主税、小橋宏司 on defects in
semiconducto
rs
第 66 回応用物
川上信之、横田嘉
宏、橘武史、林和志、 理学会学術講
演会
小橋宏司
第 19 回ダイヤ
川上信之、横田嘉
宏、橘武史、林和志、 モンドシンポ
ジウム
小橋宏司
日本セラミッ
クス協会関西
横田嘉宏、小橋宏司 支部平成 17 年
度支部セミナ
ー
第 53 回応用物
川上信之、横田嘉
宏、橘武史、林和志、 理学関係連合
講演会
小橋宏司
参考 4-P.29
H18.3.25
H17.7.26
H17.9.7
H17.11.25
H17.12.1
H18.3.23
通し番号
部署
発表者
277
Electron spin resonance
characterization of defects
in phosphorus-doped diamond
films
独立行政法
人物質・材料
研究機構
片桐雅之,磯谷順
一,小泉聡,神田久
生
278
Admittance spectroscopy of
phosphorus-doped n-diamond
homoepitaxial layer
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小出康夫,小泉聡,
神田久生,鈴木真理
子,吉田博昭,佐久
間尚志,小野富男,
酒井忠司
279
Tungsten carbide Schottky
contact to diamond for
thermally stable photodiode
独立行政法
人物質・材料
研究機構
MeiyongLiao,JoseA
ntonio ALVAREZ,小
出康夫
280
High ultraviolet
photocurrent in
metal-semiconductor-metal
structures fabricated on
as-grown boron-doped
homoepitaxial diamond.,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
JoseAntonio
ALVAREZ,MeiyongLi
ao,小出康夫
281
Simulation of band diagram
for CVD diamond surface
conductivity
独立行政法
人物質・材料
研究機構
河野省三,小出康夫
282
Effects of RIE treatments
for {111} diamond substrates
on the growth of P-doped
diamond thin films
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小泉
聡,CelineTAVARES,
神田久生
平
タイトル
成
１
７
年
度
参考 4-P.30
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
The 10th
Internationa
l Conference
on New
Diamond
Science and
Tec,Japan New
Diamond
Forum, New
Energy and
Industrial
Technology
The 10th
Internationa
l Conference
on New
Diamond
Science and
Tec
The 10th
Internationa
l Conferece
on New
Diamond
Science and
Tech
10th
Internationa
l Conference
on New
Diamond
Science and
Tec,
10th
Internationa
l Conference
on New
Diamond
Science and
Tec,
10th
Internationa
l Conference
on New
Diamond
Science and
Tec,
発表年月日
H17.5.11
H17.5.11
H17.5.11
H17.5.11
H17.5.11
H17.5.11
通し番号
部署
283
Nanoprocessing of carbon
materials using variable
pressure scanning electron
microscope
独立行政法
人物質・材料
研究機構
新妻潤一,袁暁利,
小泉聡,関口隆史
284
Synthesis of high pressure
diamond containing high
concentrations of nitrogen
独立行政法
人物質・材料
研究機構
Z.Z.Liang,X.Jia,H
.A.Ma,C.Y.Zang,P.
W.Zhu,Q.F.Guan,神
田久生
285
Change of
cathodoluminescence spectra
of type II high pressure
synthetic diamond with high
pressure and temperature
treatment,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
神田久
生,A.Ahmadjan,H.K
itawaki
286
Admittance spectroscopy of
phosphorus-doped n-diamond
epilayer
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小出康夫,小泉聡,
神田久生,鈴木真理
子,吉田博昭,佐久
間尚志,小野富男,
酒井忠司
287
Development of thermally
stable, visible-blind
deep-ultraviolet diamond
photodiode
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小出康
夫,MeiyongLiao,Jo
seAntonio ALVAREZ,
288
Characterization of defects
in diamond by
cathodoluminescence
独立行政法
人物質・材料
研究機構
神田久生
平
タイトル
発表者
成
１
７
年
度
参考 4-P.31
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
10th
Internationa
l Conference
on New
Diamond
Science and
Tec,
10th
Internationa
l Conference
on New
Diamond
Science and
Tec,
10th
Internationa
l Conference
on New
Diamond
Science and
Tec,
第 24 回電子材
料シンポジウ
ム,電子材料
シンポジム実
行委員会，応
用物理学会,
第 24 回電子材
料シンポジウ
ム,電子材料
シンポジウム
委員会，応用
物理学会
VI Encontro
sobre
Diamante,
Carbono
Amorfo,
Nanotubos e
Material,Org
anizing
committee
発表年月日
H17.5.11
H17.5.11
H17.5.11
H17.7.4
H17.7.4
H17.6.25
通し番号
部署
発表者
289
Bias-dependence of spectral
photo-response of
metal-semiconductor-metal
structures on diamond
独立行政法
人物質・材料
研究機構
JoseAntonio
ALVAREZ,MeiyongLi
ao,小出康夫
290
Schottky-barrier diamond
photodiode using thermally
stable WC-based contacts
独立行政法
人物質・材料
研究機構
MeiyongLiao,JoseA
ntonio ALVAREZ,小
出康夫
291
WC 基コンタクト材を用いたダ
イヤモンドフォトダイオード
－熱安定性－
独立行政法
人物質・材料
研究機構
MeiyongLiao,JoseA
ntonio ALVAREZ,小
出康夫
292
CVD ダイヤモンド表面電気伝
導層のエネルギーバンド・シ
ミュレーション
独立行政法
人物質・材料
研究機構
河野省三,小出康夫
293
Development of thermally
stable, visible-blind
diamond photodiode using a
tungsten carbide electrode
contact,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小出康
夫,MeiyongLiao,Jo
seAntonio ALVAREZ
294
カーバイド基電極材を用いた
ダイヤモンド深紫外光センサ
ーの開発
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小出康
夫,MeiyongLiao,Jo
seAntonio ALVAREZ
295
Diamond photodiode using
thermally stable WC Schottky
contact for deep ultraviolet
light detection
独立行政法
人物質・材料
研究機構
MeiyongLiao,JoseA
ntonio ALVAREZ,小
出康夫
平
タイトル
成
１
７
年
度
参考 4-P.32
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
The 23rd
Internationa
l Conference
on Defects in
Semiconducto
rs,Hyogo
International
Association,
Tsutomu
Nakauchi
Foundation
The 2005
Internationa
l Conference
on Solid
State Devices
and Mat,応用
物理学会、
IEEE Electron
Device
Society
第 66 回応用物
理学会学術講
演会,応用物
理学会
第 66 回応用物
理学会学術講
演会,応用物
理学会
16th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Car,Elsevier
Science,
Diamond 2005
Secretariat
日本金属学会
2005 年度秋期
大会,日本金
属学会
Internationa
l Conference
on Defects,
Imaging, and
Physics
発表年月日
H17.7.23
H17.9.13
H17.9.7
H17.9.7
H17.9.12
H17.9.28
H17.9.15
通し番号
部署
296
ESR characterisation of
phosphorus donors in n-type
diamond
独立行政法
人物質・材料
研究機構
片桐雅之,磯谷順
一,梅田享英,小泉
聡,神田久生
297
Growth and characterization
of P-doped diamond thin
films grown on pre-treated
{111} diamond surfaces
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小泉
聡,CelineTAVARES,
神田久生,
独立行政法
人物質・材料
研究機構
Cecile
Uzan-Saguy,B.
Fizgeer,Rafi
Kalish,Jacques
Chevallier,D.
Ballutaud,F.
Jomard,T.
Kociniewski,小泉
聡
299
Characterisation of
homoepitaxial and
polycrystalline CVD diamond
pn-junctions
独立行政法
人物質・材料
研究機構
KenHAENEN,V.
Mortet,J. D’
Haen,Oliver A
Williams,Milos
Nesladek,L. De.
Schepper,小泉聡
300
CVD ダイヤモンドを用いたソ
ーラーブラインド UV センサ
ー
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小泉聡
301
ダイヤモンドのカソードルミ
ネッセンススペクトルの電子
線照射による変化（その２）,
302
ダイヤモンドへの低濃度リン
ドーピング
303
電子スピン共鳴によるダイヤ
モンド中のリンドナーの評価
独立行政法
人物質・材料
研究機構
独立行政法
人物質・材料
研究機構
独立行政法
人物質・材料
研究機構
平
タイトル
成
１
298
７
Search for the origin of
compensating defects in
homo-epitaxial P-doped
diamond layers
発表者
年
度
神田久生,渡辺賢司
片桐雅之,小泉聡,
磯谷順一,神田久生
片桐雅之,磯谷順
一,梅田享英,小泉
聡,神田久生
参考 4-P.33
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
16th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Car,Diamond
2005
Organising
Committee,20
05
16th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Car,Diamond
2005 組織委員
会
16th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Car,Diamond
2005 組織委員
会
16th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Car,Diamond
2005 組織委員
会
日本セラミッ
クス協会第 18
回秋季シンポ
ジウム,日本
セラミックス
協会
第１９回ダイ
ヤモンドシン
ポジウム
第 19 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
第 19 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
発表年月日
H17.9.11
H17.9.11
H17.9.11
H17.9.11
H17.9.27
H17.11.24
H17,11,24
H17.11.24
通し番号
タイトル
部署
発表者
304
WC 基コンタクト材を用いたダ
イヤモンド・フォトダイオー
ド
独立行政法
人物質・材料
研究機構
305
n-Type diamond Schottky
diodes
独立行政法
人物質・材料
研究機構
小出康
夫,MeiyongLiao,Jo
seAntonio ALVAREZ
鈴木真理子,小泉
聡,片桐雅之,小野
富男,佐久間尚志,
吉田博昭,酒井忠司
306
Growth and characterization
of n-type diamond thin films
307
ダイヤモンド LED
309
Control of p-type surface
conductivity through
charged membranes on the
hydrogen-terminated diamond
surface
310
Development of diamond
MISFETs with
low-temperature oxided
alumina gate insulator
平
308
Fablication of low resistive
layer in diamond surface by
Ni ion irradiation with
controlling substrate
temperature
成
１
発表年月日
H17.11.24
SSDM 2005
H17.9.12
小泉聡
IWSDRM2005,N
IMS
H17.12.7
小泉聡
LEDEX Japan
2005
H17.11.30
早稲田大学
S. Mejima, H. Hata,
T. Arai, H.
Umezawa, J.
Kurosawa, D.
Ferrer, T.
Shinada, I.
Ohdomari, H.
Kawarada
The 10th
Internationa
l Conference
on New
Diamond
Science and
Technology
H17.5
早稲田大学
M. Tanaka, D.
Ogiwara, Y.
Sasaki, K. S. Song,
H. Umezawa, H.
Kawarada
早稲田大学
K. Yohara, K.
Hirama, T. Saitoh,
K. Park, M. Satoh,
H. Umezawa, H.
Kawarada
早稲田大学
K. Hirama, T.
Koshiba, K.
Yohara, H.
Takayanagi, M.
Satoh, H. Umezawa,
H. Kawarada, T.
Saitoh, K. Park, N.
Fujimori
独立行政法
人物質・材料
研究機構
独立行政法
人物質・材料
研究機構
７
年
度
311
High-Performance MISFET
Using High-Mobility
Substrate and Alminum Oxide
Gate Insulator
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
第１９回ダイ
ヤモンドシン
ポジウム
参考 4-P.34
The 10th
Internationa
l Conference
on New
Diamond
Science and
Technology
The 10th
Internationa
l Conference
on New
Diamond
Science and
Technology
ADC/Nanocarb
on 2005
H17.5
H17.5
H17.5
通し番号
タイトル
部署
発表者
早稲田大学
D. Ogiwara, M.
Tanaka, Y. Sasaki,
K. Hirama, K. S.
Song, H. Kawarada
早稲田大学
K. Yohara, K.
Hirama, M. Satoh,
H. Umezawa, H.
Kawarada
314
Fabrication of Low Resistive
Layer in Diamond Surface by
Ni Ion Irradiation at Low
Doses using FIB
早稲田大学
S. Mejima, T. Arai,
K. Hirama, H.
Umezawa, F.
Domingo, T.
Shinada, I.
Ohdimari, H.
Kawarada
315
The Improvement of RF
Performance for Diamond
MISFETs with
Miniaturization of Gate
Length
早稲田大学
H. Takayanagi, K.
Hirama, M. Satoh,
H. Kawarada
316
Influences of B-Doped Layer
under the Channel of
H-Terminated DiamondFETs
早稲田大学
T. Koshiba, K.
Hirama, T. Saito,
M. Ogura, M. Sato,
H. Umezawa, K. H.
Park; H. Kawarada
317
Influence of Negative
Adsorption on Hydrogen
Terminated P-Type Diamond
Surface
早稲田大学
D. Ogiwara, M.
Tanaka, Y. Sasaki,
K. Hirama, K. S.
Song, H. Umezawa,
H. Kawarada
312
Influence of negatively
charged adsorbates on
Hydrogen-terminated p-type
diamond surface
313
Development of diamond
MISFETs with oxide gate
insulator
平
成
１
７
年
度
参考 4-P.35
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
16th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
Nitrides &
Silicon
Carbide
16th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
Nitrides &
Silicon
Carbide
INT'L
CONFERENCE ON
SILICON
CARBIDE AND
RELATED
MATERIALS
2005
INT'L
CONFERENCE ON
SILICON
CARBIDE AND
RELATED
MATERIALS
2005
INT'L
CONFERENCE ON
SILICON
CARBIDE AND
RELATED
MATERIALS
2005
2005 AIChE
Annual
Meeting
発表年月日
H17.9
H17.9
H17.9
H17.9
H17.9
H17.10
通し番号
タイトル
部署
Diamond RF Transistors on
H-Terminated Diamond
Surface Channel
早稲田大学
319
低温酸化絶縁膜を用いたダイ
ヤモンド MISFET の特性評価
早稲田大学
320
ゲート長の微細化によるダイ
ヤモンド MISFET の高周波特性
の改善
早稲田大学
321
昇温ダイヤモンド表面への Ni
イオン照射による局所低抵抗
領域の電気特性
早稲田大学
322
高濃度ボロンドープ CVD ダイ
ヤモンド超伝導体における Jc
評価構造の検討
早稲田大学
323
高濃度ボロンドープ CVD ダイ
ヤモンドにおけるキャリア密
度の評価
早稲田大学
324
高周波ダイヤモンド MISFET に
おけるホールキャリア速度の
向上
早稲田大学
325
ダイヤモンドの気相合成-半
導体から超電導まで
早稲田大学
平
318
発表者
成
１
７
年
度
H. Umezawa, H.
Hirama, T. Arai, H.
Takayanagi, T.
Koshiba, K.
Yohara, S. Mejima,
M. Satoh, H.
Kawarada
与原 圭一朗, 平間
一行, 齊藤 丈靖,
朴 慶浩, 佐藤 允
也, 梅沢 仁, 川原
田 洋
高柳 英典, 平間
一行, 小柴 亨, 与
原 圭一郎, 齊藤
丈靖, 朴 慶浩, 佐
藤 允也, 梅沢 仁,
川原田 洋
小出 敬, 新井 達
也, 目島 壮一, 宋
光燮, ドミンゴ フ
ェレール, 品田 賢
宏, 大泊 巌, 川原
田 洋
手塚 真一郎, 石綿
整, 竹之内 智大,
高野 義彦, 長尾
雅則, 坂口 勲, 立
木 実, 羽多野 毅,
川原田 洋
石綿 整, 手塚 真
一郎, 竹之内 智
大, 高野 義彦, 長
尾 雅則, 坂口 勲,
立木 実, 羽多野
毅, 川原田 洋
山内 真太郎, 平間
一行, 小柴 亨, 与
原 圭一朗, 高柳
英典, 佐藤 允也,
宋 光燮, 小倉 政
彦, 齊藤 丈靖, 朴
慶浩, 藤森 直治,
川原田 洋
川原田 洋
参考 4-P.36
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
2005
Symposium on
Nanoscale
Materials,
Processes and
Devices
H17.11
春季第 52 回応
用物理学関係
連合講演会
H17.4
春季第 52 回応
用物理学関係
連合講演会
H17.4
秋季第 66 回応
用物理学会学
術講演会
H17.9
秋季第 66 回応
用物理学会学
術講演会
H17.9
秋季第 66 回応
用物理学会学
術講演会
H17.9
秋季第 66 回応
用物理学会学
術講演会
H17.9
秋季第 66 回応
用物理学会学
術講演会
H17.9
通し番号
タイトル
部署
高濃度ボロンドープ CVD ホモ
エピタキシャルダイヤモンド
の超伝導特性 II
早稲田大学
327
ダイヤモンド表面への重金属
イオン照射による局所低抵抗
層の形成とその応用
早稲田大学
328
高濃度ボロンドープ CVD ダイ
ヤモンド超伝導体における Jc
評価
早稲田大学
"Free-standing diamond platelet
fabricated by patterned
heteroepitaxial growth"
Aoyama
Gauin
University
平
326
成
１
329
７
年
度
330
331
332
「Ir 上ヘテロエピタキシャル
ダイヤモンド表面へのリンド
ープダイヤモンド膜成長(2)」
「選択成長法を用いたヘテロ
エピタキシャルダイヤモンド
膜の結晶性評価」
「イリジウム下地への大面積
エピタキシャルダイヤモンド
薄膜の作製(7)」
"Effect of nucleation site control
on the defect in heteroepitaxial
diamond films"
青山学院大
学
青山学院大
学
青山学院大
学
Aoyama
Gauin
University
333
334
335
「Ir 上ヘテロエピタキシャル
ダイヤモンド中の欠陥に対す
る選択成長の効果」
「直径１インチエピタキシャ
ルダイヤモンド自立膜の作
製」
青山学院大
学
青山学院大
学
発表者
竹之内 智大, 手塚
真一郎, 石綿 整,
高野 義彦, 長尾
雅則, 坂口 勲, 立
木 実, 羽多野 毅,
Hoesch Moritz, 福
田 竜生, 水木 純
一郎, 川原田 洋
小出 敬, 新井 達
也, 目島 壮一, 平
間 一行, ドミンゴ
フェレール, 宋 光
燮, 品田 賢宏, 大
泊 巌, 川原田 洋
手塚 真一郎, 石綿
整, 竹之内 智大,
高野 義彦, 長尾
雅則, 坂口 勲, 立
木 実, 羽多野 毅,
川原田 洋
Y. Ando, M. Kaneko,
K. Suzuki, A.
Sawabe
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
秋季第 66 回応
用物理学会学
術講演会
H17.9
第 19 回ニュー
ダイヤモンド
シンポジウム
H17.11
第 19 回ニュー
ダイヤモンド
シンポジウム
H17.11
10th-nternation
al Conference
on the New
Diamond
Science and
Technology
砥綿洋佑、安藤豊、 第 66 回応用物
理学会学術講
鈴木一博、澤邊厚
演会
仁、神田久生
金子正明、安藤豊、 第 67 回応用物
理学会学術講
鈴木一博、神田久
演会
生、澤邊厚仁
前田真太郎、市原幸 第 68 回応用物
雄 、安藤豊、鈴木 理学会学術講
演会
一博、澤邊厚仁
Y. Ando, M. Kaneko, 16th European
Conference on
K. Suzuki, A.
Diamond,
Sawabe
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes,
Nitrides and
Silicon Carbide
安藤豊，木村拓，金 NDF 第 19 回ﾀﾞ
子正明，鈴木一博， ｲﾔﾓﾝﾄﾞｼﾝﾎﾟｼﾞ
澤邊厚仁
ｳﾑ
前田真太郎，渡邉浩 NDF 第 19 回ﾀﾞ
二，安藤豊，鈴木一 ｲﾔﾓﾝﾄﾞｼﾝﾎﾟｼﾞ
博，澤邊厚仁
ｳﾑ
参考 4-P.37
H17.5.14
H17.9.7
H17.9.7
H17.9.7
H17.9.13
H17.11.24
H17.11.24
通し番号
336
337
338
339
340
タイトル
Ir 下地へのエピタキシャルダ
イヤモンド厚膜の作製
「エピタキシャルダイヤモン
ド薄膜の高品質化～イオン照
射時の基板温度とメタン濃度
の適正化～」
「選択成長法を用いた大面積
ヘテロエピタキシャルダイヤ
モンド自立膜の作製」
Growth and characterization
of free-standing
heteroepitaxial diamond
wafer of 1inch in diamter
Simulation of band diagram
for CVD diamond surface
conductivity
青山学院大
学
岡田 蛍，安藤
豊，鈴木一博，澤邊
厚仁
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
第 53 回応用物
理学関係連合
講演会
青山学院大
学
市原幸雄，安藤
豊，鈴木一博，澤邊
厚仁
第 53 回応用物
理学関係連合
講演会
金子正明，安藤
豊，鈴木一博，澤邊
厚仁
A.Sawabe,
S.Maeda,K.Watanab
e, Y.Ando and
K.Suzuki
第 53 回応用物
理学関係連合
講演会
SURFACE AND
BULK DEFECTS
IN DIAMOND
FILMS, XI
10th Int.
Conf. New
Diamond and
Science &
Technology
部署
青山学院大
学
Aoyama
Gakuin
University
東北大学
発表者
河野省三、小出康夫
平
成
１
７
341
Photoelectron diffraction
study of CVD diamond surface
conductivity
342
Characterization of
secondary electron emission
from diamond films
東北大学
343
Surface-core-level-shift
resolved photoelectron
diffraction study of CVD
diamond surface
conductivity
東北大学
344
Atomic level
characterization of
planer-diode bias-treatment
in DC plasma
hetero-epitaxial diamond
growth on Ir(001)
東北大学
年
度
東北大学
河野省三, M.
Shiraishi, 青山朋
弘, M. Shimomura,
K. Sakamoto, T.
Suzuki, 後藤忠彦,
虻川匡司, H.
Umezawa, and H.
Kawarada,
N. Sakuma, T. Ono,
T. Sakai, H.
Yoshida, M.
Suzuki, 河野省三,
後藤忠彦
河野省三, M.
Shiraishi, 青山朋
弘, M. Shimomura,
K. Sakamoto, T.
Suzuki, 後藤忠彦,
虻川匡司, H.
Umezawa, and H.
Kawarada
青山朋弘, N.
Amano, T. Goto, 虻
川匡司, 河野省三,
Y. Ando and A.
Sawabe
参考 4-P.38
10th Int.
Conf. New
Diamond and
Science &
Technology
10th Int.
Conf. New
Diamond and
Science &
Technology
16th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes and
Nitrides
16th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes and
Nitrides
発表年月日
H18.3.22
H18.3.22
H18.3.22
H.18.2.22
H17.5.11
H17.5.12
H17.5.12
H17.9.11
H17.9.12
通し番号
タイトル
部署
発表者
東北大学
N. Sakuma, T. Ono,
T. Sakai, H.
Yoshida, M.
Suzuki, 河野省三,
後藤忠彦
346
Surface Conductive Layer of
CVD Diamond: Simulation of
Surface Energy Band
東北大学
河野省三, Y. Koide
347
P ドープ n 型 CVD(111)ダイヤ
モンド薄膜の表面エネルギー
バンド
東北大学
348
X 線光電子回折による Ir(001)
基板上 CVD ダイヤモンド成長
の研究：対向電極直流放電バ
イアス処理の効果
東北大学
349
高濃度リンドープエピタキシ
ャルダイヤモンドの表面エネ
ルギーバンド
東北大学
350
Ir(001)基板上へのエピタキ
シャルダイヤモンド核形成の
研究
東北大学
平
345
Characterization of
secondary electron emission
from diamond films
成
１
７
年
度
河野省三、水落健
二、後藤忠彦、虻川
匡司、青山朋宏、竹
内大輔、加藤宙光、
山崎 聡
青山 朋弘、天野
猶貴、後藤 忠彦、
虻川 匡司、河野
省三、安藤 豊、澤
邊 厚仁
河野省三、水落健
二、後藤忠彦、虻川
匡司、難波暁彦、西
林良樹、今井貴浩
天野猶貴、青山朋
弘、後藤忠彦、虻川
匡司、河野省三、安
藤豊、澤邊厚仁
351
Surface Energy Band of
Highly Phosphorous-doped
Epitaxial CVD Diamond
東北大学
河野省三, K.
Mizuochi, 後藤忠
彦, 虻川匡司, A.
Namba, Y.
Nishibayashi, T.
Imai
352
Surface Conductive Layer of
CVD Diamond: Simulation of
Surface Energy Band
東北大学
河野省三, Y. Koide
353
Ir(001)基板上へのエピタキ
シャルダイヤモンド核形成の
研究
東北大学
青山朋弘、天野猶
貴、後藤忠彦、虻川
匡司、河野省三、
安藤豊、澤邊厚仁
参考 4-P.39
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
16th European
Conference on
Diamond,
Diamond-Like
Materials,
Carbon
Nanotubes and
Nitrides
3rd Int.
Symposium on
Mechanical
Science based
on
Nanotechnolo
gy
発表年月日
H17.9.13
H17.11.19
第１９回ダイ
ヤモンドシン
ポジウム
H17.11.24
第１９回ダイ
ヤモンドシン
ポジウム
H17.11.24
第１９回ダイ
ヤモンドシン
ポジウム
H17.11.24
東北大学多元
物質科学研究
所
H17.12.1
5th Int.
Symp. Atomic
Layer
Characteriza
tions for New
Materials and
Devices
Int.
Symposium on
Surface
Physics 2006
日本表面科学
会東北支部講
演会
H17.12.4
H18.1.10
H18.3.9
通し番号
タイトル
部署
リンドープ CVD ダイヤモンド
からの電界放出機構
東北大学
355
ダイヤモンドからの二次電子
放出特性評価(2)
東北大学
356
Radiation detector made of a
high quality polycrystalline
diamond
北海道大学
357
Measurement of charge
carrier transport in diamond
crystals by TOF method
using a particles and
improvement of electric
properties of polycrystalline
diamond
北海道大学
358
Radiation tolerance of type
IIa synthetic diamond
detector for 14 MeV neutrons
北海道大学
359
Development of position
sensitive UV detector based
on highly oriented diamond
北海道大学
360
Development of a charge
carrier drift velocity
measurement system in
diamonds by using a UV pulse
laser
北海道大学
平
354
発表者
成
１
７
年
度
河野省三、田京剛，
天野猶貴，N.I.
Plusnin，水落健
二、青山朋宏，後藤
忠彦、虻川匡司、難
波暁彦、辰巳夏生，
西林良樹、今井貴浩
佐久間尚志, 小野
富男, 酒井忠司,
鈴木真理子, 吉田
博昭, 河野省三,
後藤忠彦, 竹内大
輔, 山崎聡
J. H. Kaneko, T.
Tanaka, S.
Kawamura, K.
Tsuji, M. Katagiri,
K. Ochiai, M.
Nakao, T.
Nishitani, T. Iida,
T. Sawamura
Y. Oshiki, J. H.
Kaneko, K.
Hayashi, K.
Meguro, F. Fujita,
A. Homma, Y.
Yokota, Y
Yamamoto, K.
Kobashi, T. Imai,
T. Sawamura
T. Tanaka, J. H.
Kaneko, Y.
Kasugai, M.
Katagiri, T.
Nishitani, T.
Iida, H. Takeuchi
K. Tsuji, K.
Hayashi, J. H.
Kaneko, A. Homma,
F. Fujita, Y.
Oshiki, T.
Sawamura
F. Fujita, A.
Homma, Y. Oshiki,
J. H. Kaneko, K.
Tsuji, K. Meguro,
Y. Yamamoto, T.
Imai, T. Sawamura
参考 4-P.40
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
第５３回応用
物理学関係連
合講演会
H18.3.23
第５３回応用
物理学関係連
合講演会
H18.3.24
ICNDST-10
H17. 5
ICNDST-10
H17. 5
ICNDST-10
H17. 5
ICNDST-10
H17. 5
ICNDST-10
H17. 5
通し番号
タイトル
部署
平成１７年度
361
絶縁性ダイヤモンド薄膜中に
おける電荷キャリア輸送特性
評価手法の開発
北海道大学
362
高配向ダイヤモンド膜を用い
た高分解能紫外線位置センサ
の開発
北海道大学
発表者
押木祐介、辻勝英、
金子純一、藤田文
行、本間彰、寺地憲
之、古坂道弘
辻勝英、林和志、金
子純一、藤田文行、
本間彰、押木祐介、
澤村輝子、古坂道弘
参考 4-P.41
学会名（シン
ポジュウム、
講演会、セミ
ナー）
発表年月日
第 19 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H17.11.2425
第 19 回ダイヤ
モンドシンポ
ジウム
H17.11.2425
（２．１）論文発表
通し番号
1
2
平
3
成
１
５
年
4
タイトル
EPR studies of the isolated
negatively charged silicon
vacancies in n-type 4H- and
6H-SiC: Identification of
C3v symmetry and silicon
sites.
度
Characterization of
capacitance-voltage
features of Ni/diamond
Schottky diodes on oxidized
boron-doped homoepitaxial
diamond film
Temperature dependence on
current-voltage
characteristics of
nickel/diamond Schottky
diodes on high quality
boron-doped homoepitaxial
diamond film
Current-Voltage Hysteresis
Behavior of Diamond
In-Plane-Gated
Field-Effect Transistors
部署
著者
投稿雑誌名
掲載年月日
（Accept は
()書）
独立行政法
人産業技術
総合研究所
水落憲和、山崎聡、瀧澤春
樹(日本原子力研究所高崎
研究所)、森下憲雄(日本原
子力研究所高崎研究所)、大
島武(日本原子力研究所高
崎研究所)、伊藤久義(日本
原子力研究所高崎研究
所)、磯谷順一
Physical
Review B
68 巻 16 号
H15.10
独立行政法
人産業技術
総合研究所
Chen Yigang、小倉政彦、大
串秀世、
小林直人
Diamond and
Related
Materials
12 巻 8 号
H15.8
独立行政法
人産業技術
総合研究所
Chen Yigang、小倉政彦、大
串秀世
Applied
Physics
Letters
82 巻 24 号
H15.6
早稲田大学
Y. Sumikawa, K. Kobayashi,
Y. Itoh, H. Umezawa, H.
Kawarada
Appl. Phys.
Lett
5
On the peculiarity of
depletion regions in
diamond pn-junction
独立行政法
人物質・材
料研究機構
小出康夫
6
Fourier transform
photocurrent spectroscopy
of dopants and defects in
CVD diamond,Milan
Vanecek,Roman Kravets
独立行政法
人物質・材
料研究機構
小泉聡
参考 4-P.42
JAPANESE
JOURNAL OF
APPLIED
PHYSICS
PART
1-REGULAR
PAPERS
SHORT NOTES
& REVIEW
PAPERS,42,
11,6800-68
03
Ares,Jan,M
ilos,DIAMO
ND AND
ELATED
MATERIALS,
12,3-7,521
-525
H15
H15
通し番号
タイトル
部署
Ohmic contact formation for
n-type diamond by selective
doping,
独立行政法
人物質・材
料研究機構
8
Strains and cracks in
undoped and
phosphorus-doped {111}
homoepitaxial
diamondfilms,
独立行政法
人物質・材
料研究機構
9
Photo-Hall measurements on
phosphorus-doped n-type
CVD diamond at low
temperatures
独立行政法
人物質・材
料研究機構
10
N-type P-doped
polycrystalline diamond
独立行政法
人物質・材
料研究機構
11
Charge-based deep level
transient spectroscopy of
phosphorous-doped
homoepitaxial diamond
独立行政法
人物質・材
料研究機構
12
Morphology dependence of
cathodoluminescence
spectra of CVD diamond film
独立行政法
人物質・材
料研究機構
High-performance
diamond/amorphous silicon
p-n＋ heterojunctions
Growth of phosphorus-doped
diamond using
tertiarybutylphosphine and
trimethylphosphine as
dopant gases
Direct observation of
negative electron affinity
in hydrogen terminated
diamond surfaces
Optical characterization
of surface roughness of
diamond by spectroscopic
ellipsometry
独立行政法
人産業技術
総合研究所
平
7
成
１
５
年
度
13
平
成
１
14
６
年
度
15
16
著者
投稿雑誌名
JAPANESE
JOURNAL OF
APPLIED
寺地徳之、片桐雅之、小泉
PHYSICS
聡、
PART
神田久生、伊藤利通
2-LETTERS,
42,8A,882884
PHYSICA
STATUS
Antonella Tajani、小泉聡、
SOLIDI
Michel、Bernadette、
A-APPLIED
Etienne
RESEARCH,1
99,1,87-91
PHYSICA
STATUS
Zdenek Remez、Rafi Kalish、 SOLIDI
Cecile、E.,Milos、小泉聡 A-APPLIED
RESEARCH,1
99,1,82-86
PHYSICA
STATUS
Milos Nesladek、Ken
SOLIDI
Haenen、Jan、
A-APPLIED
小泉聡、神田久生
RESEARCH,1
99,1,77-81
JOURNAL OF
Olivier Gaudin、Damianos
APPLIED
K. Troupis、小泉 聡、
PHYSICS,
Richard. Christoph、
94,9,
Etienne
5832-5843
DIAMOND AND
RELATED
神田久生、渡邊賢司、
MATERIALS,
K.Y.Eun、J.K.Lee
12,
1760-1765,
APPLIED
陳 益鋼、近藤 道雄、大
PHYSICS
串 秀世
LETTERS
掲載年月日
（Accept は
()書）
H15
H15
H15
H15
H15
H15
H16.4.16
独立行政法
人産業技術
総合研究所
加藤 宙光、二子 渉、山
崎 聡、大串 秀世
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS
H16.9.4
独立行政法
人産業技術
総合研究所
竹内 大輔、加藤 宙光、
李 成奇、山田 貴壽、
Purayath Robert Vinodl
APPLIED
PHYSICS
LETTERS
H16.10.1
独立行政法
人産業技術
総合研究所
熊谷
秀世
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS
H16.6.1
参考 4-P.43
直人,山崎 聡,大串
通し番号
タイトル
Growth and
characterization of
phosphorus-doped diamond
using organophosphorus
gases
Total photoyield
experiments on hydrogen
terminated n-type diamond
部署
著者
独立行政法
人産業技術
総合研究所
加藤 宙光,山崎 聡,大串
秀世
独立行政法
人産業技術
総合研究所
竹内 大輔,李 成奇,加藤
宙光,Nebel Erwin
Christoph,山崎 聡
19
Total photoyield
spectroscopy experiments
on hydrogen and oxygen
termianted diamond films
独立行政法
人産業技術
総合研究所
竹内 大輔
20
n-type conductivity of
phosphorus-doped
homoepitaxial diamond on
(001) substrate
独立行政法
人産業技術
総合研究所
加藤 宙光,山崎 聡,大串
秀世
21
N-type doping on (001)
diamond
独立行政法
人産業技術
総合研究所
加藤 宙光,山崎 聡,大串
秀世
株式会社東
芝
M. Suzuki, H. Yoshida, N.
Sakuma, T. Ono, T. Sakai,
and S. Koizumi
株式会社東
芝
鈴木真理子, 小泉聡, 片桐
雅之, 吉田博昭, 佐久間尚
志, 小野富男, 酒井忠司
株式会社東
芝
鈴木真理子, 吉田博昭, 佐
久間尚志, 小野富男, 酒井
忠司, 小倉政彦, 大串秀
世, 小泉聡
17
18
平
成
１
22
６
年
度
23
24
Electrical
characterization of
phosphorus-doped n-type
homoepitaxial diamond
layers
Electrical
characterization of
phosphorus doped n-type
homoepitaxial diamond
layers by Schottky barrier
diodes
Electrical properties of
B-related acceptor in
B-doped homoepitaxial
diamond layers grown by
microwave plasma CVD
25
ダイヤモンドの放電電子
源・パワー応用
株式会社東
芝
小野富男, 酒井忠司, 佐久
間尚志, 吉田博昭, 鈴木真
理子
26
Development of submicron
source-drain gap p-i-p
transistors using
wpitaxial diamnod layers
株式会社神
戸製鋼所
N. Kawakami, Y. Yokota, T.
Tachibana, K. Hayashi, K.
Inoue and K. Kobashi
参考 4-P.44
投稿雑誌名
PHYSICA
STATUS
SOLIDI
A-APPLIED
RESEARCH
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS
NEW DIAMOND
AND
FRONTIER
CARBON
TECHNOLOGY
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS
Diam.
Relate.
Mat., 13
p.p.2037-2
040 (2004)
Applied
Physics
Letters, 84
p.2349
(2004)
Diamond and
Related
Materials,
13 p.198
(2004).
応用物理学
会薄膜・表
面物理分科
会 News
Letteｒ,
122 p.33
(2004)
Diamond and
Related
Materials,
13,
11-12,(200
4) pp.
1939-1943
掲載年月日
（Accept は
()書）
H17.2.23
印刷中
H17.1.18
印刷中
印刷中
H16
H16
H16
H16.12.20
部署
著者
投稿雑誌名
掲載年月日
（Accept は
()書）
株式会社神
戸製鋼所
N. Kawakami, Y. Yokota, T.
Tachibana, K. Hayashi and
K. Kobashi
Diamond and
Related
Materials
in press
独立行政法
人物質・材
料研究機構
BenMoussa,U.Sch&uuml;hle
,Ken,Milos,小泉聡,
phys.stat.
sol.201(20
04)2436-24
41
H16
独立行政法
人物質・材
料研究機構
Antonella
Tajani,C.Tavares,M.,Celi
ne,Etienne,Etienne,小泉
聡
phys.stat.
sol.201(20
04)2462-24
66
H16
30
Radiative recombination in
phosphorus-doped CVD
diamond
独立行政法
人物質・材
料研究機構
Rolf
Sauer,N.Teofilov,Klaus,
小泉聡,
phys.stat.
sol.201(20
04)2405-24
13
H16
31
HPHT synthetic diamonds
grown from phosphorus:
Growth morphology and
cathodoluminescence
spectra
独立行政法
人物質・材
料研究機構
神田
phys.stat.
sol.
201(2004)2
414-2418
H16
通し番号
27
28
29
タイトル
Device operation of p-i-p
type diamond
metal-insulator-semicondu
ctor field effect
transistors with
sub-micrometer channel
PIN diode detector
development for LYRRA, the
solar VUV radiometer on
board PROBA II
Homoepitaxial
{111}-oriented diamond
pn-junctions grown on
B-doped Ib synthetic
diamond
平
成
１
久生
６
年
度
32
Analysis for electron
concentrations in
n-diamond/III-nitride
heterostructure and
phosphorus delta-doped
structure in diamond
独立行政法
人物質・材
料研究機構
小出
康夫
33
Change of
cathodoluminescence
spectra of natural diamond
with HPHT treatment
独立行政法
人物質・材
料研究機構
神田
久生
34
Depletion layer in
pn-junction of diamond with
phosphorus donor and boron
acceptor
独立行政法
人物質・材
料研究機構
小出
康夫
参考 4-P.45
JAPANESE
JOURNAL OF
APPLIED
PHYSICS
PART
1-REGULAR
PAPERS
SHORT NOTES
& REVIEW
PAPERS 43
(6A):
3307-3310
JUN 2004
Diamond
Relat.
Mater 13
(2004)
904-908
Diamond
Relat.
Mater
H16
H16
H16 投稿済
通し番号
タイトル
部署
著者
投稿雑誌名
35
Characterization of p-n
junctions of diamond and
c-BN by
cathodoluminescence and
electron-beam-induced
current
独立行政法
人物質・材
料研究機構
Sekiguchi T, Koizumi S,
Taniguchi T
36
Nickel-nitrogen complexes
in synthetic diamond: the
1.660 eV luminescence
system
独立行政法
人物質・材
料研究機構
Rino L, Neves AJ, 神田
生
独立行政法
人物質・材
料研究機構
片桐雅之、磯谷順一、小泉
聡、神田久生
独立行政法
人物質・材
料研究機構
Rolf
Sauer,N.Teofilov,Klaus,
小泉聡
独立行政法
人物質・材
料研究機構
Zdenek
Remes,C.Uzan-Saguy,E.,Ra
fi,Y.,Milos,小泉聡
独立行政法
人物質・材
料研究機構
N.
Teofilov,R.Sauer,Klaus,
小泉聡
独立行政法
人物質・材
料研究機構
片桐雅之、磯谷順一、小泉
聡、神田久生
独立行政法
人物質・材
料研究機構
Ken HAENEN,Milos
Nesladek,L.,R.,Milan,小
泉聡,
早稲田大学
川原田 洋, 梅沢 仁
37
Electron spin resonance
characterization of
phosphorus-doped CVD
diamond films,
久
平
成
１
38
６
Donor-related
cathodoluminescence in
phosphorus-doped CVD
diamond,
年
度
39
40
41
42
43
Photo-Hall effect
measurements in P, N and
B-doped diamond at low
temperatures,
Bound exciton luminescence
related to phosphorus
donors in CVD diamond,
Lightly phosphorus-doped
homoepitaxial diamond
films grown by chemical
vapor deposition,
The phosphorous level fine
structure in homoepitaxial
and polycrystalline n-type
CVD diamond,
ダイヤモンドにおけるキャ
リア輸送特性と FET への応用
参考 4-P.46
JOURNAL OF
PHYSICS-CO
NDENSED
MATTER 16
(2):
S91-S97 Sp.
Iss. SI JAN
21 2004
PHYSICA
B-CONDENSE
D MATTER
340: 94-98
DEC 31 2003
PHYSICA
STATUS
SOLIDI
A-APPLIED
RESEARCH,2
01,11,2451
-2456,(200
4)
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS,
13,4-8,727
-731,(2004
)
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS,
13,4-8,713
-717,(2004
)
PHYSICA
B,340-342,
99-105,(20
04)
APPLIED
PHYSICS
LETTERS,85
,26,6365-6
367,(2004)
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS,
13,11-12,2
041-2045,(
2004)
応用物理
掲載年月日
（Accept は
()書）
H16
H16
H16
H16
H16
H16
H16
H16
H16.3
通し番号
44
45
タイトル
Surface modified Diamond
Field-Effect Transistors
for Enzyme Immobilized
Biosensor
Superconductivity in
diamond thin films well
above liquid helium
temperature
部署
著者
投稿雑誌名
掲載年月日
（Accept は
()書）
早稲田大学
K. S. Song, M. Degawa, Y.
Nakamura, H. Kanazawa, H.
Umezawa, H. Kawarada
Jpn. J.
Appl. Phys.
(Express
Letter)
H16.6
早稲田大学
Y. Takano, M. Nagao, I.
Sakaguchi, M. Tachiki, T.
Hatano, K. Kobayashi, H.
Umezawa, H. Kawarada
Appl. Phys.
Lett.,
H16.10
Diamond field effect
transistors using
H-terminated surfaces
早稲田大学
H. Kawarada
47
Over 20-GHz cutoff
frequency
submicrometer-gate diamond
MISFETs
早稲田大学
H. Matsudaira, S.
Miyamoto, H. Ishizaka, H.
Umezawa, H. Kawarada
平
46
成
１
６
48
Memory effect of diamond
in-plane-gated
field-effect transistors
49
Characterization of the
Locally Modified Diamond
Surface using a Kelvin
Probe Force Microscope
早稲田大学
50
Diamond MISFETs for High
Frequency
Applications
早稲田大学
早稲田大学
Y. Sumikawa, T. Banno, K.
Kobayashi, Y. Itoh, H.
Umezawa, H. Kawarada
年
度
M. Tachiki, Y. Kaibara, Y.
Sumikawa, M. Shigeno, H.
Kanazawa, T. Banno, K. S.
Song, H. Umezawa, H.
Kawarada
H.Umezawa,K.Hirama,T.Ara
i,H.Hata,H.Takayanagi,T.
Koshiba,K.Yohara,S.Mejim
a,M.Satoh,K.S.Song,H.Kaw
arada
51
Patterned growth of
heteroepitaxial diamond
青山学院大
学
Y.Ando, J.Kuwabara,
K.Suzuki and A.Sawabe
52
‘Nano-rods’ of single
crystalline diamond
青山学院大
学
Y.Ando, Y.Nishibayashi
and A,Sawabe
参考 4-P.47
Thin-Film
Diamond II
Semiconduc
tors and
Semimetals
,
IEEE
ELECTRON
DEVICE
LETTERS 25
(7):
480-482
Appl.
Phys.
Lett., 85
(1),
139-141
(2004).
Surf. Sci.
Lett.
Jpn. J.
Appl. Phys.
Diam.
Relate.
Mat., 13
(11-12)p.p
.1975-1979
(2004)
Diam.
Relate.
Mat., 13
(4-8)p.p.6
33-637
(2004)
H16.5
H16.7
H16.7
印刷中
印刷中
H16.12
H16.8
通し番号
タイトル
部署
著者
投稿雑誌名
掲載年月日
（Accept は
()書）
Diam.
Relate.
Mat., 13
H16.8
(4-8)p.p.7
76-779
(2004)
4 章２節５．
２XPD
（エヌ・テ H16.6.22
イ・エス出
版）
青山学院大
学
T.Yamada, A.Kojima,
K.Suzuki and A.Sawabe
54
新訂版・表面科学の基礎と応
用
東北大学
下村勝、河野省三、日本表
面科学会編
55
Effect of Bias-treatment in
the CVD Diamond Growth on
Ir(001)
東北大学
S. Kono, T. Takano, T.
Goto, Y. Ikejima, M.
Shiraishi, T. Abukawa, T.
Yamada, and A. Sawabe
Diamond &
Related
Materials
13(2004)20
81-2087.
北海道大学
J.H.Kaneko, t. Tanaka, Y.
Tanimura, A. Birumati, Y.
Hirai, M. Katagiri, Y.
Ikeda, T. Nishitani, H.
Takeuchi, T. Iida, T.
Sawamura
New Diamond
Frontier
Carbon
Tech.,
14(5)
(2004)
299-311, “
H16.9
北海道大学
J.H.Kaneko, T. Teraji, Y.
Hirai, M. Shiraishi, S.
Kawamura, K. Ochiai,
T.Ito, T. Nishitani, T.
Sawamura
Rev. Sci.
Instrum.,
75(10)
(2004)
H16.10
平
53
Passivation of hydrogen
terminated diamond surface
conductive layer using
hydrogenated amorphous
carbon
成
１
６
年
度
56
57
Measurement of Charge
Carriers’ Behavior and
Investigation on Charge
Trapping Mechanism in a
High-purity Type IIa
Diamond Single Crystal
Grown by a High-pressure
and High-temperature
Synthesis
Response function
measurement of layered type
CVD single crystal diamond
radiation detectors for 14
MeV neutrons
Growth of phosphorus-doped
diamond using
tertiarybutylphosphine and
trimethylphosphine as
dopant gases
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H.Kato, W.Futako,
S.Yamasaki, H.Okushi
59
Direct observation of
negative electron affinity
in hydrogen terminated
diamond surfaces
独立行政法
人産業技術
総合研究所
D.Takeuchi, H.Kato, S.-G.
Ri,T.Yamada, P.R.Vinod,
H.D.Soup, N.E.Christoph,
H.Okushi, S.Yamasaki
60
n-type doping of (001)
oriented
single
crystalline diamond by
phosphorus
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H.Kato, S.Yamasaki,
H.Okushi
独立行政法
人産業技術
総合研究所
D.Takeuchi, S.Yamasaki,
Nebel Erwin Christoph
58
平
成
１
７
年
度
61
全光電子放出率分光法
(TPYS) に よ る ダ イ ヤ モ ン ド
半導体の評価
参考 4-P.48
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS,
Vol.14,
p.340-343
APPLIED
PHYSICS
LETTERS,
Vol.86,
No.15,
p.152103-1
~152103-3,
APPLIED
PHYSICS
LETTERS,
Vol.86,
No.22,
p.222111-1
~222111-3
NEW
DIAMOND,
Vol.78,
p.6-11
H17.4
H17.4
H17.5
H17.7
通し番号
タイトル
部署
著者
平
Ohmic contacts on p-type
homoepitaxial diamond and
their thermal stability
独立行政法
人産業技術
総合研究所
Y.G.Chen, M.Ogura,
S.Yamasaki, H.Okushi
63
Growth and
characterization of
phosphorus-doped diamond
using organophosphorus
gases
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H.Kato, S.Yamasaki,
H.Okushi
64
新たな n 型ダイヤモンド半導
体の合成に成功
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H.Kato, S.Yamasaki
65
新たな n 型ダイヤモンド半導
体の合成に成功
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H.Kato, S.Yamasaki
66
Insulator-metal transition
of intrinsic diamond
独立行政法
人産業技術
総合研究所
Shin Dongchan,
H.Watanabe, Nebel Erwin
Christoph
67
Strong Excitonic Emission
from (001)-Oriented
Diamond P-N Junction
独立行政法
人産業技術
総合研究所
T.makino, H.Kato,
M.Ogura, H.Watanabe,
S.-G. Ri, S.Yamasaki,
H.Okushi
68
Anneal-Induced Degradation
of Amorphous
SeleniumCharacterized by
Photoconductivity
Measurements
独立行政法
人産業技術
総合研究所
I. Saito, K. Oonuki,
T.Yamada, M Aono, T.
Butler, N. L. Rupesinghe,
G. A. J. Amaratunga, W. I.
Milne, K. Okano
69
Hydrogen passivation
effects on carbon dangling
bond defects accompanying a
nearby hydrogen atom in
p-type CVD diamond
独立行政法
人産業技術
総合研究所
N. Mizuochi, M. Ogura, J.
Isoya, H. Okushi, S.
Yamasaki
成
62
１
７
年
度
参考 4-P.49
投稿雑誌名
SEMICONDUC
TOR SCIENCE
AND
TECHNOLOGY
, Vol.20,
p.860-863
PHYSICA
STATUS
SOLIDI
A-APPLIED
RESEARCH,
Vol.202,
No.11,
p.2122-212
8
セラミック
ス, Vol.40,
No.2, p.670
電子情報通
信学会,
Vol.88,
No.8,
p.690-691
JOURNAL OF
THE
AMERICAN
CHEMICAL
SOCIETY,
Vol.127,
No.32,
p.11236-11
237
JAPANESE
JOURNAL OF
APPLIED
PHYSICS,
Vol.44,
No.38,
p.L1190-L1
192
Jpn. J.
Appl.
Phys.,
Vol.44,
No.11,
p.L334-L33
6
Physica B,
Volumes
376-377,
Pages
300-303
掲載年月日
（Accept は
()書）
H17.7
H17.8
H17.8
H17.8
H17.8
H17.9
H17.2
H18.4
通し番号
タイトル
70
Characteristics of
excitonic emission in
diamond
71
Electrical
characterization of
homoepitaxial diamond p-n
junction
72
Electrical and optical
characterization
of
(001)-oriented
homoepitaxial diamond p-n
junction
平
成
73
+
１
Electrical and Optical
Characterization of Boron
Doped (111) Homoepitaxial
Diamond Films
著者
独立行政法
人産業技術
総合研究所
Hideyo Okushi, Hideyuki
Watanabe, Shokichi Kanno
独立行政法
人産業技術
総合研究所
T.Makino, H.Kato,
S.-G.Ri, Y.G.Chen,
H.Okushi
独立行政法
人産業技術
総合研究所
T.Makino, H.Kato,
M.Ogura, H.Watanabe,
S.-G. Ri,Y.G.Chen,
S.Yamasaki, H.Okushi
Diamond and
Related
Materials
in press
独立行政法
人産業技術
総合研究所
S.-G. Ri, H.Kato, M.Ogura,
H.Watanabe, T.Makino,
S.Yamasaki, H.Okushi
Diamond and
Related
Materials,
Vol.14,
Issue11-12
,
p.1964-196
8
H17.11&12
独立行政法
人産業技術
総合研究所
Sung-Gi Ri, Christoph E.
Nebel, Daisuke Takeuchi,
Bohuslav Rezek, Hiromitsu
Kato, Masahiko Ogura,
Toshiharu Makino, Satoshi
Yamasaki, Hideyo Okushi
Applied
Physics
Letters,
87, 262107
H17.12
H17.9
７
年
度
74
Surface Conductive Layers
on Oxidized (111) Diamond
投稿雑誌名
掲載年月日
（Accept は
()書）
部署
Phys.stat.
sol.(a)202
, No.11,
2051-2058
Diamond and
Related
Materials,
Vol.14,Iss
ue 11-12,
p.1995-199
8
H17.9
H17.8
75
Negative electron affinity
on hydrogen terminated
diamond
独立行政法
人産業技術
総合研究所
D.Takeuchi, S.-G.Ri,
H.Kato, C.E.Nebel,
S.Yamasaki
Physica
State
Solodi(a),
202(11),
pp.2098-21
03
76
Secondary photoelectron
emission experiments on p-,
intrinsic, and n-type
diamond
独立行政法
人産業技術
総合研究所
D.Takeuchi, S.-G.Ri,
H.Kato, C.E.Nebel,
S.Yamasaki
Diamond
Related
Materials,
in press
M.Ogura, N.Mizuochi,
S.Yamasaki, H.Okushi
Diamond and
Related
Materials,
Vol.14,
Issue11-12
,
p.2023-202
6
H17.11&12
77
Passivation effects of
deuterium exposure on
boron-doped CVD
homoepitaxial diamond
独立行政法
人産業技術
総合研究所
参考 4-P.50
通し番号
タイトル
部署
著者
投稿雑誌名
掲載年月日
（Accept は
()書）
H17.9
78
Characteristics of
excitonic emission in
diamond
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H.Okushi, H.Watanabe,
S.Kanno
PHYSICA
STATUS
SOLIDI
A-APPLIED
RESEARCH,
202,11,p.2
051-2058
79
Hydrogen-vacancy related
defect in chemical vapor
deposition homoepitaxial
diamond films studied by
electron paramagnetic
resonance and
cathodoluminescence
独立行政法
人産業技術
総合研究所
N.Mizuochi, H.Watanabe,
J. Niizuma, T.Sekiguchi,
H.Okushi, S.Yamasaki
APPLIED
PHYSICS
LETTERS
88, 091912
H18.3
H17.11&12
H18.4
独立行政法
人産業技術
総合研究所
Y.Yamazaki,K.Ishikawa,N.
Mizuochi,S.Yamasaki
81
Defect creation in diamond
by hydrogen plasma
treatment at room
temperature
独立行政法
人産業技術
総合研究所
Y.Yamazaki,K.Ishikawa,S.
Samukawa,S.Yamasaki
Physica B,
376,
p.327-330
平
80
Structural change in
diamond by hydrogen plasma
treatment at room
temperature
Diamond and
Related
Materials,
Vol.14,
Issue11-12
,
p.1939-194
2
成
１
７
年
度
82
Diamond Schottky barrier
diodes with low specific
on-resistance
独立行政法
人産業技術
総合研究所
Y.G.Chen, M.Ogura,
T.Makino, S.Yamasaki,
H.Okushi
83
Fabrication of Diamond
MISFET with Submicron Gate
on Boron-doped (111)
Surface
独立行政法
人産業技術
総合研究所
T.Saito, K.H.Park,
K.Hirama, H.Umezawa,
M.Satoh, H.Kawarada,
H.Okushi
84
(001)面ダイヤモンド半導体
における n 形伝導制御
独立行政法
人産業技術
総合研究所
H.Kato, H.Watanabe,
S.Yamasaki, H.Okushi
85
Photoelectron emission
properties of hydrogen
terminated intrinsic
diamond
独立行政法
人産業技術
総合研究所
D. Takeuchi, C.E.Nebel,
S.Yamasaki
参考 4-P.51
SEMICONDUC
TOR SCIENCE
AND
TECHNOLOGY
, 20, 12,
p.1203-120
6
Diamond and
Related
Materials,
Vol.14,
Issue11-12
,
p.2043-204
6
NEW
DIAMOND,
79,
p.30-31
J. Appl.
Phys
H17.12
H17.11&12
H17.10
in press
通し番号
著者
投稿雑誌名
掲載年月日
（Accept は
()書）
Diamond and
Related
Materilas
accepted
タイトル
部署
86
Surface Conductive Layers
on (111) Diamonds after
Oxygen Treatments
独立行政法
人産業技術
総合研究所
87
Hydrogen Plasma Etching
Mechanism on (001) Diamond
88
Nitrogen Incorporation in
Homoepitaxial Diamond Thin
Film
独立行政法
人産業技術
総合研究所
独立行政法
人産業技術
総合研究所
89
N-type diamond Schottky
diode
株式会社東
芝
鈴木真理子, 小泉聡, 片桐
雅之, 小野富男, 吉田博
昭, 佐久間尚志, 酒井忠司
90
ダイヤモンド薄膜の放電灯
陰極応用
株式会社東
芝
酒井忠司, 小野富男, 佐久
間尚志
91
Fabrication of
High-Density Diamond
Nanotips by Electron Beam
Lithography
住友電工
92
Atomic layer deposition of
Al2O3 thin films on diamond
株式会社
神戸製鋼所
川上信之、横田嘉宏、橘武
史、林和志、小橋宏司
93
Characterization of
subsurface hydrogen in
diamond films by
high-resolution elastic
recoil detection analysis
株式会社
神戸製鋼所
林和志、川上信之、一原主
税、小橋宏司
Pysica B,
376-377
(2006)
307-310
H18.1
94
Enhancement of donor
ionization in
phosphorus-doped n-diamond
独立行政法
人物質・材
料研究機構
小出康夫
APPLIED
SURFACE
SCIENCE,24
4,26-29,(2
005)
H17.5
S.-Gi.Ri, C.E..Nebel,
D.Takeuchi, B.Rezek,
N.Tokuda, S.Yamasaki,
H.Okushi
S.-Gi.Ri, H.Watanabe,
M.Ogura, D.Takeuchi,
S.Yamasaki , H.Okushi
H.Watanabe, H.Kume,
N.Mizuochi, S.Yamasaki,
S.Kanno, H.Okushi
平
成
１
７
年
度
Tetsuo Tabei, Tomihito
Miyazaki, Yoshiki
Nishibayashi, Shin
Yokoyama
参考 4-P.52
Journal of
Crystal
Growth
Diamond and
Related
Materials
Extend.
abstracts
of the 2005
Int. Conf.
Solid State
Devices and
Materials,
pp.216.
東芝レビュ
ー, 60
p.p.34-37
(2005)
Jpn. J. of
Appl. Phys.
Vol. 45,
No. 3A,
(2006)
pp.1771-17
74.
Diamond &
Related
Materials,
14 (2005)
2015-2018
accepted
in press
H17.9.13
H17.5.1
H18.3.8
H17.9.16
通し番号
タイトル
部署
著者
独立行政法
人物質・材
料研究機構
MeiyongLiao,JoseAntonio
ALVAREZ,小出康夫
96
Admittance spectroscopy
for phosphorus-doped
n-type diamond epilayer
独立行政法
人物質・材
料研究機構
小出康夫,小泉聡,神田久
生,鈴木真理子,吉田博昭,
佐久間尚志,小野富男,酒井
忠司
97
Theoretical analysis of
electron statistics for
n-type diamond
独立行政法
人物質・材
料研究機構
小出康夫
98
{111}-oriented diamond
films and p/n junctions
grown on B-doped type Ib
substrates
独立行政法
人物質・材
料研究機構
CelineTAVARES,Antonella
Tajani,Celine Baron,Franc
Jomard,小泉聡,Etienne
Gheeraert,Etienne
Bustarret
99
An impedance spectroscopic
study of n-type
phosphorus-doped diamond
独立行政法
人物質・材
料研究機構
Stephane Curat,Haitao
Ye,Olivier Gaudin,Richard
B. Jackman,小泉聡
100
Analysis for electron
concentrations in
n-diamond/III-nitride
heterostructure and
phosphorus delta-doped
structure in diamond
独立行政法
人物質・材
料研究機構
小出康夫
平
95
Thermal Stability of
Diamond Photodiodes Using
Tungsten Carbide as
Schottky Contact
成
１
７
年
度
参考 4-P.53
投稿雑誌名
JAPANESE
JOURNAL OF
APPLIED
PHYSICS
PART
1-REGULAR
PAPERS,
BRIEF
COMMUNICAT
IONS &
REVIEW
PAPERS,44,
11,7832-78
38,(2005)
APPLIED
PHYSICS
LETTERS,86
,(2005)
MATERIALS
SCIENCE
FORUM,1719
-1724,(200
5)
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS,
14,522-525
,(2005)
JOURNAL OF
APPLIED
PHYSICS,98
,073701-1073701-6,(
2005)
JAPANESE
JOURNAL OF
APPLIED
PHYSICS
PART
1-REGULAR
PAPERS,
BRIEF
COMMUNICAT
IONS &
REVIEW
PAPERS,44,
55-59,(200
5)
掲載年月日
（Accept は
()書）
H17.5
H17.6
H17.6
H17.7
H17.7
H17.7
通し番号
タイトル
部署
著者
独立行政法
人物質・材
料研究機構
神田久生,渡辺賢司,小泉聡
102
Development of thermally
stable, solar-blind
deep-ultraviolet diamond
photosensor
独立行政法
人物質・材
料研究機構
小出康
夫,MeiyongLiao,JoseAnton
io ALVAREZ
103
Narrow and Wide-Bandgap
Semiconductor Materials
独立行政法
人物質・材
料研究機構
小出康夫,村上正紀
104
Thermally-Stable
visible-blind Diamond
Photodiode Using Tungsten
Carbide Schottky Contact
独立行政法
人物質・材
料研究機構
MeiyongLiao,小出康
夫,Jose Antonio ALVAREZ
105
Simulation of band diagram
for CVD diamond surface
conductivity
独立行政法
人物質・材
料研究機構
河野
106
Effects of RIE treatments
for {111} diamond
substrates on the growth of
P-doped diamond thin films
独立行政法
人物質・材
料研究機構
CelineTAVARES,小泉聡,神
田久生
107
Improvement of the
electrical properties of
compensated
phosphorus-doped diamond
by high temperature
annealing
独立行政法
人物質・材
料研究機構
Jacques
Chevallier,Cecile-Uzan
Saguy,M. Marbe,F.
Jomard,D. Ballutaud,T.
Kociniewski,B.
Philosoph,B. Fizgeer,小泉
聡
平
101
Change of
cathodoluminescence
spectra of diamond with
continuous irradiation of
low energy electron beam of
20 kV
成
１
７
年
度
参考 4-P.54
省三,小出康夫
投稿雑誌名
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS,
14,3-7,561
-565,(2005
)
MATERIALS
TRANSACTIO
NS,46,9,19
65-1968,(2
005)
MATERIALS
TRANSACTIO
NS,46,9,19
57-1957,(2
005)
APPLIED
PHYSICS
LETTERS,87
,(2005)
JAPANESE
JOURNAL OF
APPLIED
PHYSICS
PART
1-REGULAR
PAPERS,
BRIEF
COMMUNICAT
IONS &
REVIEW
PAPERS,44,
12,8378-83
82,(2005)
PHYSICA
STATUS
SOLIDI
A-APPLIED
RESEARCH,2
02,11,2129
-2133,(200
5)
PHYSICA
STATUS
SOLIDI
A-APPLIED
RESEARCH,2
02,11,2141
-2147,(200
5)
掲載年月日
（Accept は
()書）
H17.7
H17.9
H17.9
H17.9
H1710
H17.11
H17.11
通し番号
タイトル
部署
著者
108
Large deep-ultraviolet
photocurrent in
metal-semiconductor-metal
structures fabricated on
as-grown boron-doped
diamond
独立行政法
人物質・材
料研究機構
JoseAntonio
ALVAREZ,MeiyongLiao,小出
康夫
109
The optical absorption and
photoconductivity spectra
of hexagonal boron nitride
single
crystals,Z.Remes,M.Nslade
k,K.Haenen
独立行政法
人物質・材
料研究機構
渡辺賢司,谷口尚
110
Admittance spectroscopy of
phosphorus-doped n-diamond
homoepitaxial layer
独立行政法
人物質・材
料研究機構
小出康夫,小泉聡,神田久
生,鈴木真理子,吉田博昭,
佐久間尚志,小野富男,酒井
忠司
平
成
111
１
７
年
度
112
Change of
cathodoluminescence
spectra of type II high
pressure synthetic diamond
with high pressure and
temperature treatment
Synthesis of HPHT diamond
containing high
concentrations of nitrogen
impurities using NaN3 as
dopant in metal-carbon
system
113
Tungsten carbide Schottky
contact to diamond for
thermally stable
photodiode
114
Characterization of the
Locally Modified Diamond
Surface using a Kelvin
Probe Force Microscope
115
Superconductivity in
polycrystalline diamond
thin films
116
Fabrication of diamond
MISFET with micron-sized
gate length on boron-doped
(111) surface
投稿雑誌名
APPLIED
PHYSICS
LETTERS,87
,11,113507
-1-1135073,(2005)
PHYSICA
STATUS
SOLIDI
A-APPLIED
RESEARCH,2
02,11,2229
-2233,(200
5)
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS,
14,2011-20
14,(2005)
掲載年月日
（Accept は
()書）
H17.11
H17.11
H17.12
神田久
生,A.Ahmadjan,H.Kitawaki
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS,
14,1928-19
31,(2005)
H17.12
Z.Z.Liang,X.Jia,H.A.Ma,C
.Y.Zang,P.W.Zhu,Q.F.Guen
,神田久生
Diamond and
Related
Materials,
14,1932-19
35,(2005)
H17.12
独立行政法
人物質・材
料研究機構
MeiyongLiao,JoseAntonio
ALVAREZ,小出康夫
DIAMOND AND
RELATED
MATERIALS,
14,2003-20
06,(2005)
H17.12
早稲田大学
M. Tachiki, Y. Kaibara, Y.
Sumikawa, M. Shigeno, H.
Kanazawa, T. Banno, K. S.
Song, H. Umezawa, H.
Kawarada
Surf. Sci.,
581, 2-3,
207-212
H17.5
早稲田大学
Y. Takano, M. Nagao, T.
Takenouchi, H. Umezawa, I.
Sakaguchi, M. Tachiki, H.
Kawarada
早稲田大学
T. Saito, KH. Park, K.
Hirama, H. Umezawa, M.
Satoh M, H. Kawarada, H.
Okushi
独立行政法
人物質・材
料研究機構
独立行政法
人物質・材
料研究機構
参考 4-P.55
Diam.
Relat.
Mater. 14,
(11-12),
1936-1938
Diam.
Relat.
Mater. 14,
(11-12),
2043-2046
H17.11
H17.11
通し番号
タイトル
117
An electron-spectroscopic
view of CVD diamond surface
conductivity
118
Characterization of
diamond
metal-insulator-semicondu
ctor field-effect
transistors with aluminum
oxide gate insulator
平
著者
投稿雑誌名
掲載年月日
（Accept は
()書）
早稲田大学
S. Kono, M. Shiraishi, T.
Goto, T. Abukawa, M.
Tachiki, H. Kawarada
Diam.
Relat.
Mater. 14,
(3-7),
459-465,
Sp. Iss. SI
H17.3
早稲田大学
K. Hirama, S. Miyamoto, H.
Matsudaira, K. Yamada, H.
Kawarada, T. Chikyo, H.
Koinuma, K. Hasegawa, H.
Umezawa
Appl. Phys.
Lett. 88,
112117
H17.3
Jpn. J.
Appl.
Phys., 44,
11,
7789-7794
H17.11
Nature, 438
(7068),
647-650
H17.12
Jpn. J.
Appl.
Phys., 45
H18(in
press)
Phys. Rev.
B, 73
H18(in
press)
Jpn.J.Appl
.Phys.
H18(Accept
ed)
部署
119
RF diamond transistors:
Current status and future
prospects
早稲田大学
120
Origin of the metallic
properties of heavily
boron-doped
superconducting diamond
早稲田大学
121
Diamond MISFETs for High
Frequency Applications
早稲田大学
122
Advantage on
Supercondutivity of
Heavily Boron-Doped (111)
Diamond Films
早稲田大学
123
Fabrication of T-shaped
gate diamond
Metal-Insulator-Semicondu
ctor Field-Effect
Transistors
早稲田大学
124
Fabrication of
free-standing diamond
platelet by patterned
heteroepitaxial growth
Aoyama
Gakuin
University
Y. Ando, M. Kaneko, K.
Suzuki, A. Sawabe
125
Field emission properties
of Boron- and PhosphorusDoped Diamond
Aoyama
Gakuin
University
, AIST
T.Yamada, H.Yamaguchi, K
Okano and A.Sawabe
成
１
７
年
H. Umezawa, K. Hirama, T.
Arai, H. Hata, H.
Takayanagi, T. Koshiba, K.
Yohara, S. Mejima, M.
Satoh, K. S. Song, H.
Kawarada
T. Yokoya, T. Nakamura, T.
Matsushita, T. Muro, Y.
Takano, M. Nagao, T.
Takenouchi, H. Kawarada,
T. Oguchi
H. Umezawa, K. Hirama, T.
Arai, H. Hata, H.
Takayanagi, T. Koshiba, K.
Yohara, S. Mejima, M.
Satoh, K. S. Song, H.
Kawarada
H. Umezawa, T. Takenouchi,
Y. Takano, K. Kobayashi,
M. Nagao, I. Sakaguchi, M.
Tachiki, T. Hatano, G.
Zhong, M. Tachiki, H.
Kawarada
度
K. Hirama, S. Miyamoto, H.
Matsudaira, H. Umezawa, H.
Kawarada
参考 4-P.56
New Diamond
and
Frontier
Carbon
Technology
New Diamond
and
Frontier
Carbon
Technology
in press.
Vol.15,
No.6,
pp.337-347
(2005)
通し番号
タイトル
126
An electron-spectroscopic
view of CVD diamond surface
conductivity
部署
著者
127
X-ray Photoelectron
Diffraction Study of the
Initial Stages of CVD
Diamond Heteroepitaxy on
Ir(001)/SrTiO3
東北大学
河野省三, 白石基哉,N.I.
Plusnin, 後藤忠彦, 池嶋
祐介、虻川匡司, 下村勝, Z.
Dai, C. Bednarski-Meinke
and B. Golding
128
Simulation of Band Diagram
for CVD Diamond Surface
Conductivity
東北大学
河野省三, 小出康夫
129
Development of a
charge-carrier drift
velocity measurement
system in diamonds by using
a UV pulse laser
130
Radiation detector made of
a high-quality
polycrystalline diamond
平
東北大学
河野省三, 白石基哉, 後藤
忠彦, 虻川匡司, 立木実、
川原田洋
成
１
７
年
132
133
Saturation drift velocity
measurement for CVD diamond
by combination of a charge
distribution measurement
and a TOF method using a UV
pulsed laser
Diamond &
Related
Materials
14(2005)45
9-465
New
Diamond a
nd Frontier
Carbon
Technology
Vol.15,
No.6
(2005)363371
Jpn. J.
Appl.
Phys.,
Vol.44,
No.12,
2005,
pp.8378-83
82
掲載年月日
（Accept は
()書）
H17.7
H17.6
H17.12
Diamond and
Related
Materials,
14(11-12)
H17
Diamond and
Related
Materials,
14
H17
Diamond and
Related
Materials,
14(11-12)
H17
北海道大学
K. Tsuji, K. Hayashi, J.H.
Kaneko, F. Fujita, A.
Homma, Y. Oshiki, T.
Sawamura and M. Furusaka
Diamond and
Related
Materials,
14(11-12)
H17
北海道大学
Y. Oshiki, J. H. Kaneko, F.
Fujita, K. Hayashi, K.
Meguro, A. Homma, S.
Kawamura, Y. Yokota, Y.
Yamamoto, K. Kobashi, T.
Imai, T. Sawamura, M.
Furusaka
Diamond and
Related
Materials
article in
press
北海道大学
度
131
Radiation tolerance of type
IIa synthetic diamond
detector for 14 MeV
neutrons
Development of high
resolution position
sensitive UV detector based
on highly oriented
polycrystalline diamond
F. Fujita, A. Homma, Y.
Oshiki, J.H. Kaneko, K.
Tsuji, K. Meguro, Y.
Yamamoto, T. Imai, T.
Teraji, T. Sawamura and M.
Furusaka
J.H. Kaneko, T. Tanaka,
S. Kawamura, Y. Oshiki, K.
Tsuji, M. Katagiri, K.
Ochiai, T. Nishitani, F.
Fujita, A. Homma, T.
Sawamura and M. Furusaka
T. Tanaka, J. H. Kaneko, Y.
Kasugai, M. Katagiri, H.
Takeuchi, T. Nishitani and
T. Iida
投稿雑誌名
北海道大学
北海道大学
参考 4-P.57
（２．２）解説、総説
種類（解
説、総説、
その他）
通し
番号
タイトル
1
ダイヤモンドにおけるキャリ
ア輸送特性と FET への応用
早稲田大学
応用物理, 73
2
ダイヤモンドのパワーデ
バイス応用可能性と課題
株式会社東芝
応用物理学会結晶工学分
科会第 121 回研究会テキ
スト, p.p.51-59 (2004)
H16.7.16
3
ダイヤモンドの放電電子
源・パワー応用
株式会社東芝
応用物理学会薄膜・表面物
理分科会 News Letter,
122 p.p.33-42 (2004).
H16.12.20
4
尖鋭加工ダイヤモンドの
電子放出特性と応用
住友電気工業株
式会社
月刊ディスプレイ
(2004 年 7 月号）
H16.6.25
5
リンドープダイヤモンド
半導体の作製とエミッタ
への応用
住友電気工業株
式会社
SEI ﾃｸﾆｶﾙﾚﾋﾞｭｰ, 2005 年 3
月第 166 号
H17.3.1
解説
6
ダイヤモンドｐｉｐ型 FET
株式会社神戸製
鋼所
応用電子物性分科会会誌、
第 10 巻第 2 号、2004
H16.5.28
解説
7
Ir(001)基板上にエピタキ
シャル成長したダイヤモ
ンド薄膜の微細構造
青山学院大学/東
芝
まてりあ 43 巻
集号 pp.1012
部署または著者
投稿雑誌名
掲載年月日
2004
V12 特
8
ダイヤモンドの表面物性
東北大学
応用物理学会薄膜・表面物
理分科会 第３３回薄膜表
面基礎講座テキスト
pp.39-46
9
放射線計測技術に基づく
人工ダイヤモンド中の電
荷キャリア輸送特性評価
北海道大学
New Diamond
10
ダイヤモンドｐｉｐ形 FET
の開発
株式会社神戸製
鋼所
11
ダイヤモンド薄膜のバックラ
イ放電灯陰極応用
株式会社東芝
12
株式会社東芝 研究開発セ
ンター訪問
13
東芝でのダイヤモンド系材
料･デバイス開発
H16.12
中村新
一、桑原潤
史、澤邊厚
仁
H16.11.12
解説
H16.7.1
解説
H17.1.25
解説
FC レポート, 24, No.1,
p.p.12-16 (2006)
H18.2.1
解説
澤邊厚仁、安藤
豊（青山学院大
学）
New Diamond, 21, No.4,
p.p.51-52 (2005)
H17.10.1
紹介記事
酒井忠司（東芝）
New Diamond, 22, No.1, p.4
(2006)
H18.2.1
NEW DIAMOND 第 76 号,
Vol.21, No.1
参考 4-P.58
通し
番号
タイトル
部署または著者
投稿雑誌名
掲載年月日
種類（解
説、総説、
その他）
H17.12.22
解説
ダイヤモンド電子放出素
子の開発
－素子の均一形成と大電
流化－
西林良樹、辰巳夏
生、難波暁彦、山
本喜之、今井貴浩
（住友電工）
電子情報通信学会 電子
デバイス研究会（ED)
ED2005-183 pp.7-10
15
ダイヤモンド研究開発の
基盤
今井貴浩（住友電
工）
New Diamond 80, No.1,
(2006), p3
H18.1.30
解説
16
ダイヤモンドの電気的応
用
今井貴浩（住友電
工）
FC Report
24,No.1,(2006), p17-19
H18.1.20
解説
17
ダイヤモンドナノエミッ
タ
住友電工
住友電気工業株式会社伊
丹製作所案内
H17.9.1
パンフレ
ット
18
ダイヤモンドナノテクノ
ロジー
住友電工
INCHEM Tokyo 2005 先端材
料展 住友電工
H17.11.15
パンフレ
ット
19
ダイヤモンド膜の合成と
半導体応用
横田嘉宏、小橋宏
司（神戸製鋼）
日本セラミックス協会関
西支部平成 17 年度支部セ
ミナー講演予稿集
H17.12.1
解説
20
ダイヤモンドへの低濃度
リンドーピング
NEW
DIAMOND,21,2,20-21,(2005)
H17.4
21
直径 1 インチ Ir 下地への
エピタキシャルダイヤモ
ンド成長
14
片桐雅之,小泉
聡,磯谷順一,神
田久生（物材機
構）
前田真太郎、安藤
豊、鈴木一博、澤
邊厚仁（青山学院
大学）
NEW DIAMOND, 82 号
参考 4-P.59
H18.7(予定)
その他
トピック
ス
（２．３）新聞発表等
通し番号
見出し
部署
新聞名
掲載年月日
朝刊または
夕刊（ページ）
ダイヤモンドで FET
早稲田大学 川原田
教授
化学工業日報
H16.2.2
朝刊７面
2
住友電工からダイヤ SAW
技術導入
住友電機工業株式会
社
電子材料事業部
化学工業日報
H16.2.3
朝刊１１面
3
ダイヤモンドに新たな輝きと
題するプロジェクト参加元を
中心とした取材記事
株式会社東芝
朝日新聞
H15.10.4
夕刊
4
１カラットダイヤモンドを５倍
超の速度で合成
化学工業日報
H16.3.24
朝刊１面
5
ダイヤモンド合成速度５倍に
日刊工業
H16.3.24
朝刊３７面
6
ダイヤモンド単結晶 成長速
度５倍に
日経産業
H16.3.30
朝刊１１面
7
ダイヤモンド薄膜使用の微細
加工用の紫外線センサー
液晶製造向けに拡販
株式会社神戸製鋼所
日経産業
H16.5.10
朝刊７面
8
早大が新バイオセンサー開
発
（多結晶ダイヤで酸素固定）
早稲田大学
日刊工業
H16.7.23
朝刊（２７面）
9
ダイヤモンド超伝導状態に
（物材機構と早大確認）
早稲田大学
朝日新聞
H16.8.5
朝刊（２面）
10
ダイヤモンド薄膜にホウ素添
加
極低温で超電導に
早稲田大学
日経産業新聞
H16.8.5
朝刊（６面）
11
気相成長ダイヤモンド薄膜
ホウ素添加で超電導に
早稲田大学
日刊工業新聞
H16.8.5
朝刊（２９面）
12
ダイヤで超電導
早稲田大学
毎日新聞
H16.8.5
朝刊（２９面）
13
ダイヤモンド超伝導状態に
物材機構と早大確認
早稲田大学
朝日新聞
H16.8.5
朝刊（１２面）
平
1
成
１
５
年
度
独立行政法人産業技
術総合研究所
ダイヤモンド研究セン
ター
独立行政法人産業技
術総合研究所
ダイヤモンド研究セン
ター
独立行政法人産業技
術総合研究所
ダイヤモンド研究セン
ター
平
成
１
６
年
度
参考 4-P.60
平
気相成長ダイヤモンド薄膜
ホウ素添加で超電導
物材機構と早大が確認
早稲田大学
化学工業日報
H16.8.6
朝刊（７面）
15
東芝、ダイヤモンド半導体で
電極
バックライト省エネ３割
株式会社東芝
日経産業
H16.10.4
朝刊１面
16
東芝、ダイヤモンド薄膜でバ
ックライトの消費電力を削減
株式会社東芝
ＮＥ online
H16.10.5
Web 版
17
Today's Shot 液晶テレビ 省
エネ３割
株式会社東芝
日経産業新聞
WEB 版
H16.10.4
WEB ﾄｯﾌﾟ面
18
東芝 液晶バックライトを 30％
省エネ ダイヤモンドの多結
晶膜を利用
株式会社東芝
日経ナノビジネ
ス
H16.11.22
雑誌掲載
19
ＣＣＦＬも次の一手 ダイヤモ
ンドで効率改善
株式会社東芝
日経エレクトロ
ニクス
H16.12.20
雑誌掲載
20
ダイヤモンド半導体 輝かな
いダイヤは超省エネ素材 東
芝は液晶テレビ部品に活用
株式会社東芝
日経エコロジー
H17.2.8
雑誌掲載
21
電子線描画装置にダイヤ住
友電工、照射電流１０倍
住友電工
日刊工業
H17.2.16
朝刊１面
22
産総研（００１）面に初合成
紫外線発光でｐｎ接合確認
ダイヤモンド研究セン
ター
日刊工業新聞
H17.5.10
朝刊 25 面
23
ダイヤモンド半導体 産総研
量産向け新型
次々世
代パワー素子に道
ダイヤモンド研究セン
ター
日経産業新聞
H17.5.11
朝刊 9 面
24
超微細の最新技術がナノテク
総合展に集結
株式会社東芝
週間アスキー
H18.2.28
雑誌掲載
25
実験室で 3000 カラットの夢
物材機構、住友電工、
産総研
朝日新聞
H17.5.22
朝刊特集 1 面
26
200 ミクロン単結晶ダイヤモン
ド膜 実用化へ 1 インチ径に
挑戦
株式会社 神戸製鋼所
産業新聞
H18.2.2
朝刊３面
成
14
１
６
年
度
平
成
１
７
年
度
参考 4-P.61
２．分科会における説明資料
本資料は、分科会において、プロジェクト実施者がプロジェクトを説明する際に
使用したものである。
2-2
䉻䉟䊟䊝䊮䊄ᭂ㒢ᯏ⢻䊒䊨䉳䉢䉪䊃
⾗ᢱ 䌛5-3䌝
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NEDO ADD Project
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NEDO ADD Project
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NEDO ADD Project
ࣞँओࣾऋऀंँࢽ࣡आࣾऊऌऋँࢽ࣡ंओआऀंࢽ࣭एऌइंऀऑ
䊁䊷䊙⸳ቯ䈫ਥ䈭⋡ᮡ
䋱䋮⵾ຠൻ䉕䉄䈙䈜䋳䊁䊷䊙
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NEDO ADD Project
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NEDO ADD Project
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Diamond coated Mo holder
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Mobility (cm2/Vs) at RT
1000
C (graphite) holder
䉫䊤䊐䉜䉟䊃䊖䊦䉻䊷
Mo
holder
䌍䌯䊖䊦䉻䊷
100
10 16
10 15
10 14
10 13
Hole Concentration (cm -3) at RT
NEDO ADD Project
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1
Resistivity [Ohm cm]
10
100
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10-1
p type
-2
10
10-3 1
10
NEDO ADD Project
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102
103
104
105
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10 µm
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3
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2
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1
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200
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250
300
350
400
450
500
Wavelength (nm)
10 µm
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300
10
6
10
5
10
4
10
3
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200
100
80
no pretreatment
60
40
300
400
500
600
700
800 900 1000
Temperature [K]
Resistivity [:-cm]
10
4
10
3
10
2
10
1
10
0
10
0
0
0
0
0
30
5
40
6
10
50
10
70
10
60
10
9 00 0
0
80
0
ᛶ᛫₸
2.0
2.5
-1
1000/T [K ]
NEDO ADD Project
10
1E18
1E19
1E20
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1.5
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-3
-1
1.0
ᦨ⚳୯
2
Temperature [K]
7
Resistivity [:-cm]
2
Hall Mobility [cm /V-sec]
600
500
400
3.0
3.5
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1022
107
1021
106
Resistivity [:cm]
-3
P Concentration [cm ]
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1020
1019
1018
1017
1016 1 2 3 4 5 6 7 8
10 10 10 10 10 10 10 10
[P]/[C] ratio [ppm]
P concentration as a function
of [P]/[C] ratio in the gas phase
NEDO ADD Project
105
104
103
102
101
101 102 103 104 105 106 107
[P]/[C] ratio [ppm]
Resistivity as a function of
[P]/[C] ratio in the gas phase
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Surface Orientation
Substrate Temperature
CH4/H2 Ratio
PH3/CH4 Ratio
Gas Pressure
Microwave Power
:
:
:
:
:
:
(001)
900 oC
0.1 – 1.0 %
1 – 10 %
25 Torr
750 W
(111)
900 oC
0.05 – 0.1 %
100 – 1000 ppm
25 Torr
750 W
วᚑ᧦ઙ䈱ᦨㆡൻ䈪䇮㩿㪇㪇㪈㪀㕙䈮䈍䈔䉎㫅ᒻᒻᚑ䈮ᚑഞ
NEDO ADD Project
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⛘ኻ᷷ᐲ [K]
1000
㔚ሶ䈱ኒᐲ [cm-3]
10 18
700
500
400
300
ᵴᕈൻ䉣䊈䊦䉩䊷
ED : a0.58 eV
10 16
10 14
ቶ᷷⒖േᐲ
10 12
10 10
10
Sample A a140 cm2/Vs
Sample A (001)
Sample B (001)
Sample C (111)
Sample B a340 cm2/Vs
Sample C a350 cm2/Vs
8
1.0
1.5
2.0
2.5
1000/ ⛘ኻ᷷ᐲ [K -1 ]
3.0
3.5
䊖䊷䊦ലᨐ䈪䋨䋰䋰䋱䋩㕙䈪䌮ဳ䈏䈪䈐䈩䈇䉎䈖䈫䉕⏕⹺
NEDO ADD Project
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2)NEA䈱ታ⸽䋺᧲ർᄢ䈫↥✚⎇䈮䉋䉎᡼㔚ᯏ᭴䈱⸃᣿
᧲ർᄢ䈲ዪᚲ᡼㔚䈱⸃ᨆ䈪૑㔚䈱᡼㔚䉼䉾䊒⹏ଔ
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NEDO ADD Project
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VBM
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C-H
VBM
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3
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1
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10
0
10
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4.0
4.5
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7.5
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-200
-1.5
-150
-1
-100
-0.5
-50
0
0.5
1
0
0
-2
-4
-6
-8
VDS㩷 [V]
IDS MAX䋺-230mA/mm
gm MAX䋺 84mS/mm
-10
VDS = -20V
VGS = 0V
|h21|2
Gain dB
-250
㩷
IDS [mA/mm]
㩷
-300
20
MSG/MAG
6dB/oct
10
0
㪈
㪈㪇
Frequency GHz
fT : 30GHz
fmax : 60GHz
㪈㪇㪇
䉭䊷䊃㐳䈱ᓸ⚦ൻ䈮䉋䉎㜞ᕈ⢻MISFET䈱૞⵾
䂾 䉭䊷䊃㐳(LG )䈱ᓸ⚦ൻ䈮䉋䉍DC․ᕈ䇮RF․ᕈ䈫䉅䈮ะ਄
ၮ᧼䋨䉻䉟䊟䊝䊮䊄䋩
䉭䊷䊃᭴ㅧ䋨CaF2/Cu䋩
WG
( VG - VT ) 2
ȝC o
LG
2
DC․ᕈ :
ID =
RF․ᕈ : f T =
gm
2 ʌ C GS
䊄䊧䉟䊮
gm =
WG
ȝ C (V - V )
LG p G G T
㪉㪇
㪈㪏
䉸䊷䉴
ౝㇱ㈩✢䋨Au䋩
100 µm
㪈㪋
Gain dB
䉭䊷䊃
|h21|2
㪈㪍
䊌䉾䊄䋨Au䋩
fT : 30GHz
fmax: 48GHz
㪈㪉
MSG/MAG
㪈㪇
㪏
㪍
䉭䊷䊃
6dB/oct
㪋
K
㪉
㪇
䉸䊷䉴
㪈
䊄䊧䉟䊮
Lg = 150 nm
㪈㪇
fT fmax 㪈㪇㪇
frequency GHz
NEDO䈱Advanced diamond device䊒䊨䉳䉢䉪䊃䈱⋡ᮡ
”േ૞๟ᵄᢙ40GHzએ਄䈱䊂䊋䉟䉴૞⵾” 䉕㆐ᚑ
䉻䉟䊟䊝䊮䊄MISFET䈱㜞๟ᵄ․ᕈ
䂾 䉝䊦䊚䊅⛘✼⤑䈫ૐᛶ᛫ၮ᧼䉕↪䈇䈢MISFET䈱૞⵾
㸢 䉻䉟䊟䊝䊮䊄FET䈪䈲਎⇇ᦨ㜞䈱䉦䉾䊃䉥䊐๟ᵄᢙ30GHz䉕㆐ᚑ
㸢 䉨䊞䊥䉝ㅦᐲ䈏6㬍106cm/s䈮ะ਄䈚䇮㘻๺ㅦᐲ(1㬍107cm/s)䈱⚂60%䈮೔㆐
䂾 䉦䉾䊃䉥䊐๟ᵄᢙ䈲AlGaN / GaN䈫Ყセน⢻䈭䊧䊔䊦䉁䈪ะ਄
Diamond CaF2 MISFET
Diamond Al2O3 MISFET (In this work)
100
AlGaN/GaN HEMT
㘻๺ㅦᐲ :
vS=1x107cm/s
Velocity = Saturate
fT[GHz]
30GHz
fT
vS
2ʌLG
ႎ๔䈘䉏䈩䈇䉎㘻๺ㅦᐲ
10
V =6x106cm/s
V =3x106cm/s
GaN
Diamond
2.2㬍107cm/s
1 㬍107cm/s
䉝䊦䊚䊅⛘✼⤑
Source
Gate
1
1
Lg [µm]
0.1
㜞⒖േᐲ 䊖䊷䊦⫾Ⓧጀ
Drain
䉻䉟䊟䊝䊮䊄䌍䌉䌓䌆䌅䌔䈱ᦨᄢ⊒ᝄ๟ᵄᢙ fmax䈫ઁ᧚ᢱ䈱Ყセ
ᦨ⚳೔㆐୯
100
fmax [GHz]
60
40
⋡ᮡ୯
10
4H-SiC MESFETs
AlGaN/GaN HEMTs
Diamond MISFETs
1
1
0.3
0.1
0.2
GGate
t LLength
th [µm]
[ ]
࿑1-6 ઁ䈱䊂䊋䉟䉴䈫䈱fmax䈱Ყセ
䉻䉟䊟䊝䊮䊄䌆䌅䌔ᦨ㜞䈱౉಴ജ㔚ജ․ᕈ
‹ 䊨䊷䊄䊒䊦ᴺ䈪ᓧ䉌䉏䈢ᦨㆡ䉟䊮䊏䊷䉻䊮䉴䈪౉಴ജ㔚ജ․ᕈ䉕᷹ቯ䈚䈢⚿
ᨐ䇮GaAs FET䇮LDMOS䉕⿧䈋䉎ᦨᄢ㔚ജኒᐲ:2.14W/mm䉕㆐ᚑ
2.14 W/mm
㩷㪧㫆㫌㫋
㩷㪞㪸㫀㫅
㩷㪧㪅㪘㪅㪜㪝㪝
㪉㪇
㪋㪇
㪈㪍
㪊㪇
㩷
㪈㪉
㪉㪇
㪏
㪈㪇
㪋
㪇
㪄㪋
㪇
㪋
㪏
㪈㪉
Pin [dBm]
㪈㪍
㪉㪇
㪇
㪉㪋
P.A.EFF [%]
Pout [dBm] , Gain [dB]
㪉㪋
㪌㪇
RF Power Density [W/mm]
‹ ห╬䈱㔚ജኒᐲ䉕ᜬ䈧䉻䉟䊟䊝䊮䊄MESFET䈫Ყ䈼䈩䇮䊄䊧䉟䊮㔚࿶䈏ૐ䈇
䈢䉄10%એ਄㜞䈇ല₸䉕ታ⃻
㩷LDMOS
10
㩷GaAs FET
㩷SiC MESFET
㩷AlGaN/GaN HEMT
㩷Diamond FET
32W/mm(Cree ‘04)
2.14W/mm(Waseda ‘05)
1
2.1W/mm(NTT ‘05)
0.35W/mm(NTT&Ulm ‘03)
0.1
10
Drain Voltage [V]
‹ ੹ᓟFET䈱቟ቯൻ䍃㜞⠴࿶ൻ䉕ⴕ䈇䇮ᦝ䈭䉎㔚ജኒᐲ䈱ะ਄䉕⋡ᜰ䈜
100
䉁䈫䉄
• 䊗䊨䊮䊄䊷䊒䋨1017-1018䌣䌭-3䋩䊖䊝䉣䊏ጀ䈪䈱㜞䈇⴫㕙⒖േᐲ䉕
೑↪䈚䇮ᓥ᧪䉋䉍2୚㜞䈇䉨䊞䊥䉝⿛ⴕㅦᐲ6x106cm/s䋨㜞⚐ᐲ䊋
䊦䉪䈱ᦨ㜞୯1x10䋷cm/s䈱60䋦䋩䉕ᓧ䈢䇯
• ᣂ䈚䈇䉭䊷䊃⛘✼⤑䋨Al2O3䋩ណ↪䈮䉋䉍䇮䉭䊷䊃䊥䊷䉪㔚ᵹ䈏ૐᷫ䇮
䉻䉟䊟䊝䊮䊄䈪ᦨ㜞䈱ㆤᢿ๟ᵄᢙ(fT)30䌇䌈䌺䇮ᦨᄢ⊒ᝄ๟ᵄᢙ
(fMax)50䌇䌈䌺એ਄䈏ᓧ䉌䉏䈢䇯
• 䉶䊦䊐䉝䊤䉟䊮䊒䊨䉶䉴䈱㜞♖ᐲൻ䈮䉋䉎䉭䊷䊃㐳䈱ᓸ⚦ൻ
䋨0.15㱘䌭䋩䈮䉋䉍䇮ᓥ᧪䈱䉭䊷䊃⛘✼⤑䈫䉝䊮䊄䊷䊒ၮ᧼䈮䈍䈇
䈩䉅䇮fT 30䌇䌈䌺䇮fMax䋴䋸䌇䌈䌺䈏ᓧ䉌䉏䈢䇯
• ᣹᷷෼᧤䉟䉥䊮䊎䊷䊛ᛛⴚ䈮䉋䉍ૐᛶ᛫ጀ䋨0.9k:/䂔䋩䈫ૐធ⸅
ᛶ᛫䋨1x10-5 :cm2䋩䈏ᓧ䉌䉏䈢䇯
• ታല䉼䊞䊈䊦⒖േᐲ 300cm2/Vs䈏ᓧ䉌䉏䈢䇯
• 䊌䊪䊷᷹ቯ䈱⚿ᨐ䇮䋱GH䌺䈪ᦨᄢ2.14 W/mm䇯Si LDMOS䇮
GaAsFET䈱ᦨ㜞୯䉕⿥䈋䉎୯䈏ᓧ䉌䉏䈢䇯
参考資料１
評価の実施方法
本評価は、
「技術評価実施規程」（平成 15 年 10 月制定）に基づいて研究評価を
実施する。
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）における研究評価
の手順は、以下のように被評価プロジェクト毎に分科会を設置し、同分科会にて研
究評価を行い、評価報告書(案)を策定の上、研究評価委員会において確定している。
z 「NEDO 技術委員・技術委員会等規程」に基づき研究評価委員会を設置
z 研究評価委員会はその下に分科会を設置
国　民
評価結果公開
ＮＥＤＯ
理事長
評価結果の事業等への反映
推進部署
評価書報告
研究評価委員会
評価報告書（案）審議・確定
事務局
分科会Ａ
研究評価部
分科会Ｃ
分科会Ｂ
分科会Ｄ
評価報告書（案）作成
プロジェクトの説明
参考資料1-1
推進部署
実施者
１．評価の目的
評価の目的は「技術評価実施規程」において、
z
z
業務の高度化等の自己改革を促進する。
社会に対する説明責任を履行するとともに、経済・社会ニーズを取り
込む。
z 評価結果を資源配分に反映させ、資源の重点化及び業務の効率化を促
進する。
としている。
本評価においては、この趣旨を踏まえ、本事業の意義、研究開発目標・計画の妥
当性、計画と比較した達成度、成果の意義、成果の実用化の可能性等について検討・
評価した。
２．評価者
技術評価実施規程に基づき、事業の目的や態様に即した外部の専門家、有識者か
らなる委員会方式により評価を行う。分科会委員選定に当たっては以下の事項に配
慮して行う。
z 科学技術全般に知見のある専門家、有識者
z 当該研究開発の分野の知見を有する専門家
z 研究開発マネジメントの専門家、経済学、環境問題その他社会的ニー
ズ関連の専門家、有識者
z 産業界の専門家、有識者
また、評価に対する中立性確保の観点から事業の推進側関係者を選任対象から除
外し、また、事前評価の妥当性を判断するとの側面にかんがみ、事前評価に関与し
ていない者を主体とする。
これらに基づき、分科会委員名簿にある６名を選任した。
なお、本分科会の事務局については、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合
開発機構研究評価部が担当した。
３．評価対象
平成１５年度に開始された「ナノテク実用化技術（ダイヤモンド極限機能プロジ
ェクト）」を評価対象とした。
なお、分科会においては、当該事業の推進部署から提出された事業原簿、プロ
ジェクトの内容、成果に関する資料をもって評価した。
参考資料1-2
４．評価方法
分科会においては、当該事業の推進部室及び研究実施者からのヒアリングと、そ
れを踏まえた分科会委員による評価コメント作成、評点法による評価及び実施者側
等との議論等により評価作業を進めた。
なお、評価の透明性確保の観点から、知的財産保護の上で支障が生じると認めら
れる場合等を除き、原則として分科会は公開とし、研究実施者と意見を交換する形
で審議を行うこととした。
５．評価項目・評価基準
分科会においては、次に掲げる「評価項目・評価基準」で評価を行った。これは、
研究評価委員会による『各分科会における評価項目・評価基準は、被評価プロジェ
クトの性格、中間・事後評価の別等に応じて、各分科会において判断すべきもので
ある。
』との考え方に従い、第１回分科会において、事務局が、研究評価委員会に
より示された「標準的評価項目・評価基準」
（参考資料１－７頁参照）をもとに改
訂案を提示し、承認されたものである。
プロジェクト全体に係わる評価においては、主に事業の目的、計画、運営、達成
度、成果の意義や実用化への見通し等について評価した。各個別テーマに係る評価
については、主にその目標に対する達成度等について評価した。
参考資料1-3
評価項目・評価基準
１．事業の位置付け・必要性について
(1)ＮＥＤＯの事業としての妥当性
・ ナノテクノロジープログラムの下で、当該施策・制度の目標達成のために寄
与しているか。
・ 民間活動のみでは改善できないものであること、又は公共性が高いことによ
り、ＮＥＤＯの関与が必要とされる事業か。
・ 当該事業を実施することによりもたらされる効果が、投じた予算との比較に
おいて十分であるか。
(2)事業目的の妥当性
・ 内外の技術開発動向、国際競争力の状況、エネルギー需給動向、市場動向、
政策動向、国際貢献の可能性等から見て、事業の目的は妥当か。
２．研究開発マネジメントについて
(1)研究開発目標の妥当性
・ 内外の技術動向、市場動向等を踏まえて、戦略的な目標が設定されているか。
・ 具体的かつ明確な開発目標を可能な限り定量的に設定しているか。
・ 目標達成度を測定・判断するための適切な指標が設定されているか。
・ 設定された開発目標が競合する他の技術・システム等と比較して優位性があ
るか
(2)研究開発計画の妥当性
・ 目標達成のために妥当なスケジュール、予算（各個別研究テーマ毎の配分を
含む）となっているか。
・ 目標達成に必要な要素技術を取り上げているか。
・ 研究開発フローにおける要素技術間の関係、順序は適切か。
・ 継続プロジェクトや長期プロジェクトの場合、技術蓄積を、実用化の観点か
ら絞り込んだうえで活用が図られているか。
(3)研究開発実施者の事業体制の妥当性
・ 適切な研究開発チーム構成での実施体制になっているか。
・ 安易な業界横並び体制に陥ることなく、真に技術力と事業化能力を有する企
業を実施者として選定しているか。
・ 全体を統括するプロジェクトリーダー等が選任され、十分に活躍できる環境
が整備されているか
・ 目標達成及び効率的実施のために必要な、実施者間の連携が十分に行われる
体制となっているか。
・ 実用化シナリオに基づき、成果の受け取り手（活用・実用化の想定者）に対
して、成果を普及し関与を求める体制を整えているか。
参考資料1-4
(4)情勢変化への対応等
・ 進捗状況を常に把握し、社会・経済の情勢の変化及び政策・技術動向に機敏
かつ適切に対応しているか。
・ 計画見直しの方針は一貫しているか（中途半端な計画見直しが研究方針の揺
らぎとなっていないか）。計画見直しを適切に実施しているか。
・ 技術委員会（自主中間評価）での指摘事項に対して、適切に対応しているか
３．研究開発成果について
(1)目標の達成度
・ 成果は目標値をクリアしているか。
・ 全体としての目標達成はどの程度か。
・ 目標未達成の場合、目標達成までの課題を把握し、課題解決の方針が明確に
なっているか。
(2)成果の意義
・ 成果は市場の拡大或いは市場の創造につながることが期待できるか。
・ 成果は、世界初あるいは世界最高水準か。
・ 成果は、新たな技術領域を開拓することが期待できるか。
・ 成果は汎用性があるか。
・ 投入された予算に見合った成果が得られているか。
(3)特許等の取得
・ 知的財産権等（特許、著作権等）は事業戦略に沿って適切に出願されている
か。
・ 外国での積極的活用が想定される場合、外国の特許を取得するための国際出
願が適切にされているか。
・ 長期プロジェクトでは、権利化への努力がなされているか。
(4)成果の普及
・ 論文の発表は、研究内容を踏まえ適切に行われているか。
・ 成果の受取手（活用・実用化の想定者）に対して、適切に成果を普及してい
るか。また、普及の見通しは立っているか。
・ 一般に向けて広く情報発信をしているか。
参考資料1-5
４．実用化、事業化の見通しについて
(1)成果の実用化可能性
・ 産業技術としての見極め（適用可能性の明確化）ができているか。
・ 実用化に向けて課題が明確になっているか。課題解決の方針が明確になって
いるか。
(2)事業化までのシナリオ
・ コストダウン、導入普及、事業化までの期間、事業化とそれに伴う経済効果
等の見通しは立っているか。
(3)波及効果
・ 成果は関連分野への技術的波及効果及び経済的・社会的波及効果を期待でき
るものか。
・ プロジェクトの実施自体が当該分野の研究開発や人材育成等を促進するな
どの波及効果を生じているか。
参考資料1-6
標準的評価項目・評価基準
２００６．０３．３０
【標準的評価項目・評価基準の位置付け（基本的考え方）】
標準的評価項目・評価基準は、第９回研究評価委員会（平成１８年３月３
１日付）において以下のとおり定められている。（記載例による１、２、３、
４が標準的評価項目、それぞれの項目中の(1)、(2)、･･･が標準的評価基準、
それぞれの基準中の・、・、･･･が視点）
【記載例】
１．事業の位置付け・必要性
(1)ＮＥＤＯの事業としての妥当性
・------省略---------(2)事業目的の妥当性
・------省略---------２．研究開発マネジメント
(1) ------省略--------・------省略--------３．研究開発成果
(1) ------省略--------・------省略--------４．実用化、事業化の見通し
(1) ------省略--------・------省略--------ただし、これらの標準的評価項目・評価基準は、研究開発プロジェクトの
中間・事後評価における標準的な評価の視点であり、各分科会における評価
項目・評価基準は、被評価プロジェクトの性格、中間・事後評価の別等に応
じて、各分科会において判断すべきものである。
参考資料1-7
１．事業の位置付け・必要性について
(1)ＮＥＤＯの事業としての妥当性
・ 特定の施策（プログラム）、制度の下で実施する事業の場合、当該施策・
制度の目標達成のために寄与しているか。
・ 民間活動のみでは改善できないものであること、又は公共性が高いことに
より、ＮＥＤＯの関与が必要とされる事業か。
・ 当該事業を実施することによりもたらされる効果が、投じた予算との比較
において十分であるか。
(2)事業目的の妥当性
・ 内外の技術開発動向、国際競争力の状況、エネルギー需給動向、市場動向、
政策動向、国際貢献の可能性等から見て、事業の目的は妥当か。
２．研究開発マネジメントについて
(1)研究開発目標の妥当性
・ 内外の技術動向、市場動向等を踏まえて、戦略的な目標が設定されている
か。
・ 具体的かつ明確な開発目標を可能な限り定量的に設定しているか。
・ 目標達成度を測定・判断するための適切な指標が設定されているか。
(2)研究開発計画の妥当性
・ 目標達成のために妥当なスケジュール、予算（各個別研究テーマ毎の配分
を含む）となっているか。
・ 目標達成に必要な要素技術を取り上げているか。
・ 研究開発フローにおける要素技術間の関係、順序は適切か。
・ 継続プロジェクトや長期プロジェクトの場合、技術蓄積を、実用化の観点
から絞り込んだうえで活用が図られているか。
(3)研究開発実施者の事業体制の妥当性
・ 適切な研究開発チーム構成での実施体制になっているか。
・ 安易な業界横並び体制に陥ることなく、真に技術力と事業化能力を有する
企業を実施者として選定しているか。
・ 研究管理法人を経由する場合、研究管理法人が真に必要な役割を担ってい
るか。
・ 全体を統括するプロジェクトリーダー等が選任され、十分に活躍できる環
境が整備されているか
・ 目標達成及び効率的実施のために必要な、実施者間の連携 and／or 競争が
十分に行われる体制となっているか。
参考資料1-8
・ 実用化シナリオに基づき、成果の受け取り手（活用・実用化の想定者）に
対して、成果を普及し関与を求める体制を整えているか。
(4)情勢変化への対応等
・ 進捗状況を常に把握し、社会・経済の情勢の変化及び政策・技術動向に機
敏かつ適切に対応しているか。
・ 計画見直しの方針は一貫しているか（中途半端な計画見直しが研究方針の
揺らぎとなっていないか）。計画見直しを適切に実施しているか。
３．研究開発成果について
(1)目標の達成度
・ 成果は目標値をクリアしているか。
・ 全体としての目標達成はどの程度か。
・ 目標未達成の場合、目標達成までの課題を把握し、課題解決の方針が明確
になっているか。
(2)成果の意義
・ 成果は市場の拡大或いは市場の創造につながることが期待できるか。
・ 成果は、世界初あるいは世界最高水準か。
・ 成果は、新たな技術領域を開拓することが期待できるか。
・ 成果は汎用性があるか。
・ 投入された予算に見合った成果が得られているか。
(3)特許等の取得
・ 知的財産権等（特許、著作権等）は事業戦略に沿って適切に出願されてい
るか。
・ 外国での積極的活用が想定される場合、外国の特許を取得するための国際
出願が適切にされているか。
・ 長期プロジェクトでは、権利化への努力がなされているか。
(4)成果の普及
・ 論文の発表は、研究内容を踏まえ適切に行われているか。
・ 成果の受取手（活用・実用化の想定者）に対して、適切に成果を普及して
いるか。また、普及の見通しは立っているか。
・ 一般に向けて広く情報発信をしているか。
参考資料1-9
４．実用化、事業化の見通しについて
(1)成果の実用化可能性
・ 産業技術としての見極め（適用可能性の明確化）ができているか。
・ 実用化に向けて課題が明確になっているか。課題解決の方針が明確になっ
ているか。
(2)事業化までのシナリオ
・ コストダウン、導入普及、事業化までの期間、事業化とそれに伴う経済効
果等の見通しは立っているか。
(3)波及効果
・ 成果は関連分野への技術的波及効果及び経済的・社会的波及効果を期待で
きるものか。
・ プロジェクトの実施自体が当該分野の研究開発や人材育成等を促進する
などの波及効果を生じているか。
参考資料1-10
※
基礎的・基盤的研究及び知的基盤・標準整備等の研究開発の場合は、以
下の項目・基準による。
＊基礎的・基盤的研究開発の場合
４．実用化の見通しについて
(1)成果の実用化可能性
・ 実用化イメージ・出口イメージが明確になっているか。
・ 実用化イメージ・出口イメージに基づき、開発の各段階でマイルストーン
を明確にしているか。それを踏まえ、引き続き研究開発が行われる見通し
は立っているか。
(2)波及効果
・ 成果は関連分野への技術的波及効果等を期待できるものか。
・ プロジェクトの実施自体が当該分野の研究開発や人材育成等を促進する
などの波及効果を生じているか。
＊知的基盤・標準整備等の研究開発の場合
４．実用化の見通しについて
・ (1)成果の実用化可能性
・ 知的基盤、標準整備に対する公共的な需要が実際にあるか、その見込みは
あるか。
・ 公共財として知的基盤を供給、維持するための体制は整備されているか、
その見込みはあるか。ＪＩＳ化、国際規格化等、標準整備に向けた対応は
図られているか、その見込みはあるのか。一般向け広報は積極的になされ
ているか。
(2)波及効果
・ 成果は関連分野への経済的・社会的波及効果等を期待できるものか。
・ プロジェクトの実施自体が当該分野の研究開発や人材育成等を促進する
などの波及効果を生じているか。
参考資料1-11
参考資料２
評価に係る実施者意見
研究評価委員会（分科会）は、評価結果を確定するに当たり、あらかじめ当
該実施者に対して評価結果を示し、その内容が、事実関係から正確性を欠くな
どの意見がある場合に、補足説明、反論などの意見を求めた。研究評価委員会
（分科会）では、意見があったものに対し、必要に応じて評価結果を修正の上、
最終的な評価結果を確定した。
評価結果に対する実施者意見は全て反映された。
参考資料2-1
本研究評価委員会報告は、独立行政法人新エネルギー・産業技
術総合開発機構（ＮＥＤＯ技術開発機構）研究評価部が委員会
の事務局として編集しています。
平成１８年１０月
ＮＥＤＯ技術開発機構
研究評価部
部長
笹岡
賢二郎
主幹
高松
秀章
担当
山田
武俊
＊研究評価委員会に関する情報はＮＥＤＯ技術開発機構のホームページ
に掲載しています。
（http://www.nedo.go.jp/iinkai/kenkyuu/index.html）
〒212-8554 神奈川県川崎市幸区大宮町1310番地
ﾐｭｰｻﾞ川崎ｾﾝﾄﾗﾙﾀﾜｰ(20F)
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