Evolution of voids in Al-implanted ZnO probed by a slow positron beam

低速陽電子ビームによるアルミニウムイオン注入した酸化亜鉛の再結晶化とボイド形成の研究

Chen, Z. Q.; 前川 雅樹; 山本 春也; 河裾 厚男; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*

Chen, Z. Q.; Maekawa, Masaki; Yamamoto, Shunya; Kawasuso, Atsuo; Yuan, X. L.*; Sekiguchi, Takashi*; Suzuki, Ryoichi*; Odaira, Toshiyuki*

低速陽電子ビームによりアルミニウムイオン注入後の酸化亜鉛欠陥の生成とそのアニール過程を調べた。アルミニウムイオン注入後には、原子空孔型欠陥が生成していることが見いだされた。注入量を10Al/cmまで増加させることで注入層が非晶質化することが見いだされた。600Cまでの熱処理によってポジトロニウムの形成が見られ、これよりボイドが生成していることが確認された。600C以上のアニールによって再結晶化に伴いボイドが消失することがわかった。また、注入されたアルミニウムイオンがほぼ完全に電気的に活性になりn型伝導に寄与し、結晶性が注入前に比べて改善されることが見いだされた。

Introduction and annealing behavior of defects in Al-implanted ZnO have been studied using energy variable slow positron beam. Vacancy clusters are produced after Al-implantation. With increasing ion dose above 10 Al/cm the implanted layer is amorphized. Heat treatment up to 600 C enhances the creation of large voids that allow the positronium formation. The large voids disappear accompanying the recrystallization process by the further heat treatment above 600 C. Afterwards, implanted Al impurities are completely activated to contribute the n-type conduction. The ZnO crystal quality is also improved after recrystallization.