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川久保 雄基*; 野口 雄也*; 水城 達也*; 鳴海 一雅; 境 誠司; 浜屋 宏平*; 宮尾 正信*; 前田 佳均
no journal, ,
ホイスラー合金FeSiは、スピンFETのソース電極およびドレイン電極の候補の一つである。本研究では、FeSi/Siの熱安定性を明らかにするために、ラザフォード後方散乱(RBS)/チャネリング法を用いて、アニール温度によるFeSi/Si試料の結晶軸配向性について検討した。低温MBE法によって膜厚50nmのFeSiをSi(111)上に成長させ、赤外線ランプアニールにより高真空中にて100C及び200Cで2時間アニールをした。各試料についてチャネリングディップ曲線を測定し、軸配向性を評価する最小収量()と半値角()を求めた。これまでの研究により、FeSi/Si未アニール試料のは18%であり、は0.99であることが明らかとなっている。100C及び200CでアニールしたFeSi/Si試料のはそれぞれ19%と20%であり、は0.85と0.83であった。未アニール試料と200Cアニール試料を比較するとが2 %程度増大し、が0.16程度減少した。これは、アニールをしたことで界面での結晶性が乱れたためであると推測される。講演ではチャネリングパラメータ(、)とDebyeモデルおよびBarette-Gemmellモデルから原子の静的変位uの計算結果、およびRBSスペクトルからFeSi薄膜内部の組成比の変化、界面における拡散の程度からアニールの影響について考察する。
平田 智昭*; 香川 成矢*; 永露 友宏*; 柴原 幸平*; 岩本 遼太郎*; 川久保 雄基*; 野口 雄也*; 水城 達也*; 鳴海 一雅; 境 誠司; et al.
no journal, ,
半導体-FeSiは光通信の光源用レーザの材料として注目されているが、実用化には発光強度が不十分である。我々はこれまでに-FeSiナノ結晶へのCuドープによる発光増強を確認している。本研究では、このCuドープ効果をフォトルミネッセンス(PL)測定およびフォトキャリアインジェクション(PCI)測定によって検討した。用いた試料はn-Si中に析出させた平均サイズ10nmの-FeSiナノ結晶である。析出後、Cu蒸着と急速熱アニール(800C)とでナノ結晶層にCuを拡散させた。Cu薄膜成膜後、800Cで5.5時間アニールしたCuドープ試料と2時間アニールしたノンドープ試料のPLスペクトルの比較により、Cuドープによって固有発光(Aバンド)、不純物発光(Cバンド)ともに発光増強を確認した。また、同じノンドープ試料においてもアニール時間の延長によってPL強度は増強した。しかし、同時間程度アニールしたノンドープ試料とCuドープ試料を比較しても、発光強度は増強した。以上のことから、Cuドープによる純粋な増強効果があることを見出した。また、同時間程度アニールを行ったノンドープ試料と比較したCuドープ試料のA及びCバンドのPL増強率は、総アニール時間5.5時間のときにいずれの試料においても両バンドで最大となり、Aバンドは2.1倍、Cバンドは5.7倍に増強した。さらにアニール時間を増加させると、PL増強率は減少した。これらの結果を基に、発光増強へのCuドープ効果について考察する。
野口 雄也*; 水城 達也*; 川久保 雄基*; 平田 智昭*; 香川 成矢*; 永露 友宏*; 岩本 遼太郎*; 柴原 幸平*; 鳴海 一雅; 前田 佳均
no journal, ,
半導体-FeSiは、石英系光ファイバの伝搬損失が最小となる波長1.55mで固有発光が観測されているため、光通信の光源に用いられている分布帰還レーザの活性層の材料として注目されている。しかし、実用化には発光強度が不十分である。我々はこれまでに-FeSi多結晶薄膜及びナノ結晶にCuを蒸着後、熱処理することで発光増強することを確認している。本研究では、ラザフォード後方散乱(RBS)法を用いて-FeSi多結晶薄膜及びナノ結晶へのCu原子の拡散挙動を拡散距離と拡散係数から検討した。-FeSi多結晶薄膜及びナノ結晶試料は、イオンビーム合成法を用いてCZ-Si(100)基板中に-FeSiを析出させて作製した。その後、試料表面にCu薄膜を蒸着して800Cで2-10時間熱処理した。熱処理前後のRBSスペクトルの変化から、Cu原子がSi基板側へ、-FeSiの膜厚55.3nmよりも深くまで拡散していることを見出した。-FeSi/Cu/Siを熱処理すると、Cu原子は-FeSi同士の結晶粒界やSi基板との界面に偏析し、-FeSi粒内にも微量に存在することが報告されていることから、-FeSi粒内にCu原子がドープされていることがわかった。さらに、RBSスペクトルの解析から得られた多結晶薄膜試料及びナノ結晶試料中のCuの拡散係数は、Si中のCuの拡散係数よりも9桁程度小さくなった。これは、-FeSi中のCuの拡散係数が非常に小さいためであると考えられる。