融点直下シリコンの陽電子消滅測定

Positron annihilation measurements on Si near the melting point

河裾 厚男; 前川 雅樹

Kawasuso, Atsuo; Maekawa, Masaki

シリコンは融液からの引上法(チョクラルスキー成長)で製造されるため、固有欠陥の性質を解明するには、融液の固化過程を調べることが必要である。大嶋らは、電顕観察から、固化過程における四面体積層欠陥の形成や、融解に伴う前駆状態の発現を明らかにしている。本研究では、融点直下での陽電子消滅測定を行った。チョクラルスキー法で成長したPドープ(ドープ量:約1E+14/cc)又はSbドープ(ドープ量:約1E+18/cc)のn型シリコンを幅1mm程度の短冊状に成形し、通電により融解まで加熱した。試料に20keVの陽電子マイクロビームを照射し、消滅線のドップラースペクトルを測定した。その結果いずれの試料でも、融点直下20K程度の領域で物質密度自体の増加を示唆するスペクトルの広幅化が観測された。融液は近似的に-Sn構造とCmca構造であると考えられているので、これらの構造を仮定してスペクトルを理論的に計算した。その結果、実験結果がよく再現できることが明らかになった。さらにSbドープ試料では、融解直前にスペクトルが著しく狭小化し、空孔構造が形成されることが示唆された。スペクトル狭小化の程度から、複空孔よりも大きな寸法の空孔構造であると推定される。

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