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Microvoid formation in hydrogen-implanted ZnO probed by a slow positron beam

低速陽電子ビームを用いた水素注入によるZnO中のマイクロボイドの形成の研究

Chen, Z. Q.; 河裾 厚男; Xu, Y.; 楢本 洋*; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*

Chen, Z. Q.; Kawasuso, Atsuo; Xu, Y.; Naramoto, Hiroshi*; Yuan, X. L.*; Sekiguchi, Takashi*; Suzuki, Ryoichi*; Odaira, Toshiyuki*

20-80keVに加速させた水素イオンを、総量4.4$$times$$10$$^{15}$$cm$$^{-2}$$までZnO結晶に注入した。陽電子消滅測定により、水素原子で満たされた亜鉛空孔が形成されることがわかった。200-500$$^{circ}$$Cのアニール後、この空孔は水素バブルへと発展する。600-700$$^{circ}$$Cのさらなるアニールにより、バブルから水素が脱離し、多量のマイクロボイドが残る。これらのマイクロボイドは、1000$$^{circ}$$Cの高温で消失する。カソードルミネッセンス測定から、水素イオンは、サンプルから脱離する前に、深いレベルの発光中心も不活性化し、紫外光の放出を促すことがわかった。

ZnO crystals were implanted with 20-80 keV hydrogen ions up to a total dose of 4.4$$times$$10$$^{15}$$ cm$$^{-2}$$. Positron annihilation measurements show introduction of zinc vacancies, which are filled with hydrogen atoms. After isochronal annealing at 200-500 $$^{circ}$$C, the vacancies agglomerate into hydrogen bubbles. Further annealing at 600-700 $$^{circ}$$C causes release of hydrogen out of the bubbles, leaving large amount of microvoids. These microvoids are annealed out at high temperature of 1000 $$^{circ}$$C. Cathodoluminescence measurements reveal that hydrogen ions also passivate deep level emission centers before their release from the sample, and lead to the improvement of the UV emission.

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パーセンタイル:5.51

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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