Photo-EPR study of vacancy-type defects in irradiated -type 4-SiC

放射線照射型の4-SiC中の空孔型欠陥の光-電子常磁性共鳴のよる解析

梅田 享英*; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; 磯谷 順一*

Umeda, Takahide*; Morishita, Norio; Oshima, Takeshi; Ito, Hisayoshi; Isoya, Junichi*

炭化ケイ素(SiC)半導体中の固有欠陥については、電子常磁性共鳴(EPR)及び第一原理計算の手法を用いて微視的構造が解き明かされつつあるが、それらの電子準位はほとんどわかっていないのが現状である。そこでわれわれは、SiC半導体の中でもデバイス応用が最も期待されている六方晶SiC(4-SiC)に着目し、基本的な点欠陥であるSi単一空孔(si),C単一空孔(c),二重空孔(sic)等の電子準位を明らかにするため、窒素ドープn型及びホウ素ドープp型4-SiC単結晶に3MeV電子線を高温(600800C)で照射して点欠陥を導入し、キセノンランプとモノクロメータを使って単色化した光を試料に当てながらEPR測定を行う、いわゆる光EPR測定を実施した。この結果、si, c, sicに関与するEPR信号強度がエネルギー領域0.901.25eVの範囲で光照射により増大することが見いだされ、これらの欠陥の電子準位が伝導帯下端から0.901.25eV範囲に存在することが示唆された。本論文では、光励起による欠陥の荷電状態の変化を考慮しながら、上記固有点欠陥の電子準位について実験・理論両面から探求する。

We have performed photo-electron paramagnetic resonance (photo-EPR) analyses on four types of fundamental vacancy-related defects in 3MeV electron-irradiated 4-SiC, i.e., carbon vacancies ), silicon vacancies (-type ), divacancies ), and carbon antisite-vacancy pairs (C). The photo-induced transitions from their -2 to -1 charged states or from their -1 charged to neutral states were detected in the photon energy range between 0.80 and 1.20 eV. Based on these transitions, we have discussed positions of their defect levels with respect to the conduction band edge.