Ion species dependence of the implantation-induced defects in ZnO studied by a slow positron beam

陽電子ビームを用いた酸化亜鉛へのイオン注入効果の研究

Chen, Z. Q.*; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 楢本 洋

Chen, Z. Q.*; Maekawa, Masaki; Kawasuso, Atsuo; Naramoto, Hiroshi

酸化亜鉛に対してボロン,酸素,アルミ,リンイオンを4E+15/cm注入し、生成した格子欠陥の熱回復挙動を陽電子ビームを用いて調べた。イオン注入後、イオン種に無関係にSパラメータの増加が観測された。しかし、空孔クラスターの回復挙動はイオン種に大きく依存することが明らかになった。酸素イオン注入の場合空孔クラスターは700Cの熱処理で完全に消失した。酸素より軽い質量のボロン注入では、空孔クラスターはマイクロボイドに成長し900Cで消失した。アルミイオン注入の場合はさらに大きな寸法のマイクロボイドの成長が見られたが、同様に900Cでそれらは消失した。リンイオン注入の場合は、空孔集合体化は抑制される一方で、それらは1100Cまで安定に存在することが明らかになった。

We implanted B, O, Al, and P ions into ZnO (Dose: 4E+15/cm). The thermal recovery of implantation-induced defects were studied using a slow positron beam. S parameters show much increase after ion implantation, indication introduction of vacancy defects. The thermal recovery of these vacancies induced by different ions shows much difference. For O implantation, vacancy clusters disappear rapidly after annealing up to about 700C. For the lighter ion B implantation, however, vacancy clusters grow to a larger size at 500C. The vacancies begin to recover and disappear after further annealing up to 900C. For the Al implantation, the vacancies grow into even a much larger size after annealing at 600C, and they are annealed out at 900C. However, for the P -implanted sample, it was shown that a much weaker agglomeration process of the vacancy clusters compared with Al implantation. A higher annealing temperature of 1100C is needed to fully remove these vacancies.