Mechanisms of unexpected reduction in hole concentration in Al-doped 4-SiC by 200 keV electron irradiation

200keV電子線照射によるアルミニウム添加4-SiC中のホール濃度の予想外低下の機構

松浦 秀治*; 蓑原 伸正*; 大島 武

Matsuura, Hideharu*; Minohara, Nobumasa*; Oshima, Takeshi

電子線照射による炭化ケイ素(SiC)半導体中のキャリア濃度の減少効果を明らかにするため、アルミニウム(Al)添加型六方晶(4)SiCへ200keV電子線を照射した。ホール係数測定をすることで、正孔濃度の変化を調べた。その結果、照射量の増加とともに正孔濃度が減少することが判明した。また、正孔濃度の温度依存性より、アクセプタ準位を求めたところ、Alのアクセプタ準位である200eVに加え、380keV程度の深いアクセプタ準位も存在することが見いだされた。照射量とアクセプタ濃度の関係を調べたところ、照射量の増加とともにAlアクセプタは減少し、深いアクセプタは増加することが判明した。200keV電子線がSiC中のC原子のみをはじき出すエネルギーであることを考えると、深いアクセプタ準位はAlとC空孔が関与した複合欠陥であると推測される。一方、キャリアの補償中心に注目すると、照射量の増加によって濃度変化はなく一定であることが判明した。このことから、200keV電子線による正孔濃度減少は、Alアクセプタ近傍のCがはじき出され、Alと複合した深いアクセプタ準位となることでAlアクセプタ濃度が減少するためと推測される。

The hole concentration in Al-doped -type 4-SiC irradiated with electrons at 200 keV was investigated. By the irradiation at 200 keV electrons, only substitutional Carbon atoms (C) in SiC can be displaced. The reduction in hole concentration due to the electron irradiation was found to be mainly due to a decrease in Al acceptor concentration and not due to an increase in defect concentration. Based on the analysis of temperature dependence of hole concentration, two types of acceptor levels were detected and the density and energy level of each acceptor were determined.