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Identification of a Frenkel-pair defect in electron-irradiated 3$$C$$ SiC

電子線照射した3$$C$$ SiC中のフレンケル-ペア欠陥の同定

Son, N. T.*; Janz$'e$n, E.*; 磯谷 順一*; 森下 憲雄; 花屋 博秋; 瀧澤 春喜; 大島 武; Gali, A.*

Son, N. T.*; Janz$'e$n, E.*; Isoya, Junichi*; Morishita, Norio; Hanaya, Hiroaki; Takizawa, Haruki; Oshima, Takeshi; Gali, A.*

耐放射線性炭化ケイ素(SiC)半導体デバイス開発の基礎データ取得のため、2MeV電子線照射により立方晶(3$$C$$)SiC中に生成する照射欠陥を電子常磁性共鳴法(EPR)により調べた。その結果、80$$sim$$100Kでの低温照射の場合、LE1とラベル付けされたEPRシグナルが観測されることが判明した。LE1シグナルの温度依存性,EPR測定角度依存性の結果と、スーパーセルを用いた数値計算の結果を比較することで、このLE1シグナルが、+3価の電荷を持ち、[100]方向に沿った、Si空孔(V$$_{rm Si}$$)と第二近接に位置するSi格子間原子(Si$$_{rm i}$$)フレンケルペア型の欠陥であると同定できた。加えて、低温照射ではこのLE1シグナルが主要欠陥であり、単一の空孔型欠陥は観測されないことも判明した。さらに、室温まで温度を上昇させると、LE1シグナルが消失することも併せて明らかとなった。

Defects in electron irradiated 3$$C$$-SiC were studied by electron paramagnetic resonance EPR. The spectrum labeled LE1 was observed in $$n$$-type 3$$C$$ SiC after electron irradiation at low temperatures ($$sim$$80-100 K). Supercell calculations of different configurations of silicon vacancy-interstitial Frenkel-pairs, V$$_{rm Si}$$-Si$$_{rm i}$$, were carried out. Comparing the data obtained from experiments using EPR and supercell calculations, the LE1 center is assigned to the Frenkel-pair between V$$_{rm Si}$$ and a second neighbor Si$$_{rm i}$$ interstitial along the [100] direction in the 3+ charge state. In addition, a path for the migration of Si$$_{rm i}$$$$^{4+}$$ was found in 3$$C$$ SiC. In samples electron-irradiated at low temperatures, the LE1 Frenkel-pair was found to be the dominating defect whereas EPR signals of single vacancies were not detected. The center disappears after warming up the samples to room temperature.

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パーセンタイル:42.11

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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