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高エネルギー重イオン照射によるシリサイド半導体のナノ構造変化

Nano-structural changes of iron disilicide (FeSi$$_{2}$$) thin films by high energy heavy ion irradiation

笹瀬 雅人*; 岡安 悟  ; 山本 博之; 山口 憲司; 社本 真一  ; 北條 喜一

Sasase, Masato*; Okayasu, Satoru; Yamamoto, Hiroyuki; Yamaguchi, Kenji; Shamoto, Shinichi; Hojo, Kiichi

鉄シリサイドは、半導体相である$$beta$$-FeSi$$_{2}$$と、それ以外の金属相とに区別することができる。このため、構造,組成変化により金属相と半導体相を作り分け、その物性を変化させることも可能である。一般的に固体中に高エネルギー重イオンを照射すると、局所的に高密度電子励起状態が生成し、軌跡に沿って組織変化が生じる。本研究ではこの特性を利用し、イオン照射により引き起こされるナノ構造変化を観察するとともに、半導体相($$beta$$-FeSi$$_{2}$$)中への金属相の導入による物性変化の可能性について検討を行った。$$beta$$-FeSi$$_{2}$$薄膜試料に対し、原子力機構・タンデム加速器を用いて、95MeV Ni$$^{9+}$$, 180MeV Fe$$^{11+}$$の各イオンを照射量1$$times$$10$$^{12}$$ions/cm$$^{2}$$で、a軸に平行に室温照射した。X線回折測定ではイオン照射による明らかな構造変化(相転移)は観察できなかったが、TEM測定からは薄膜内の構造変化が認められた。この結果からFe$$^{11+}$$イオン照射により、照射方向に対して平行に平均直径2nm程度の円柱状の欠陥が生成することを明らかにした。

In the present study, high energy heavy ions are irradiated to $$beta$$-FeSi$$_{2}$$. Heavy ions produce the structural changes along the projectile. It is expected that phase transition takes place from semiconducting $$beta$$-FeSi$$_{2}$$ to other metallic phase. On the basis of the transmission electron micrograph, columnar defects with 2 nm diameter were observed after 180 MeV, Fe$$^{11+}$$ irradiation.

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