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論文

Reduction of electron concentration in Lightly N-Doped n-Type 4H-SiC epilayers by 200 keV electron irradiation

松浦 秀治*; 柳澤 英樹*; 西野 公三*; 野尻 琢慎*; 明神 喜子*; 松山 雄炯*; 小野田 忍; 大島 武

Open Applied Physics Journal (Internet), 4, p.37 - 40, 2011/05

The mechanism of the reduction in the electron concentration in lightly Nitrogen (N) doped n-type 4H Silicon Carbide (SiC) epilayers by 200 keV electron irradiation is investigated. The densities and energy levels of donors and the compensating density are determined by applying a graphical peak analysis method to the temperature dependence of the electron concentration in the epilayer before and after irradiations. As a result, we found that the density of N donors at hexagonal C-sublattice sites was reduced much more than the density of N donors at cubic C-sublattice sites.

論文

Reduction in majority-carrier concentration in N-doped or Al-doped 4H-SiC epilayer by electron irradiation

松浦 秀治*; 柳澤 英樹*; 西野 公三*; 野尻 琢慎*; 小野田 忍; 大島 武

Proceedings of 9th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-9), p.89 - 91, 2010/10

Change of temperature dependence of hole concentration (p(T)) in lightly Aluminium (Al)-doped 4H-SiC (Silicon Carbide) epilayers by 100 or 150 keV electron irradiation was investigated. Moreover, the decrease in the electron concentration (n(T)) in lightly Nitrogen(N)-doped n-type 4H-SiC epilayers by 200 keV electron irradiation was investigated. In the lightly Al-doped 4H-SiC, p(T) was unchanged by 100 keV electron irradiation at fluences up to 7$$times$$10$$^{16}$$ cm$$^{-2}$$. However, 150 keV electron irradiation, the reduction of p(T) was observed. This suggests that the 150 keV electron irradiation can displace substitutional carbon (C) atoms in SiC. In the lightly N-doped 4H-SiC, n(T) over the temperature range of the measurement was reduced by 200 keV electrons. This result is quite different from that in the lightly Al-doped 4H-SiC, because p(T) in Al-doped 4H-SiC was reduced only at low temperatures by 200 keV electrons.

口頭

電子線照射により生じるAl-doped 4H-SiCのC原子変位によるアクセプタ密度減少の検証

西野 公三*; 蓑原 伸正*; 松浦 秀治*; 大島 武

no journal, , 

低エネルギー電子線照射による「はじき出し損傷」に起因する炭化ケイ素(SiC)のキャリア濃度減少効果に関して考察を行うため、100keV又は200keVの電子線をAl添加p型六方晶(4H)SiCへ照射し、ホール係数測定によりキャリア濃度を調べた。その結果、100keV電子線照射では、キャリア濃度は温度依存性を含めて未照射のものと差異はないが、200keV電子線照射では、照射量の増加とともにキャリア濃度が減少していくことが見いだされた。SiC中の各原子のはじき出しのしきい値エネルギーを見積もったところ、100keVではSiCのシリコン(Si),炭素(C)ともにしきい値エネルギー以下であり変位は発生しないが、200keVではCのみがはじき出されることが明らかとなった。このことから、100keV電子線照射では原子の変位が発生せずキャリア濃度が変化しなかったが、200keV電子線照射ではC原子のはじき出しによりキャリア濃度が減少したと結論できた。

口頭

100keV電子線照射とアニールによるAl-doped 6H-SiCエピ膜中の正孔密度の増加

柳澤 英樹*; 西野 公三*; 野尻 琢慎*; 松浦 秀治*; 小野田 忍; 大島 武

no journal, , 

耐放射線性に優れた半導体として注目されている炭化ケイ素(SiC)に電子線を照射し、照射前後の正孔密度の変化をHall効果測定を用いて評価した。試料は、アルミニウム(Al)が不純物として導入されている六方晶(6H)-SiCを使用した。試料に100keVの電子線を照射した場合、正孔の密度が増加した。FCCS(Free Carrier Concentration Spectroscopy)法による評価から、増加の原因は、深い正孔トラップ密度が減少したことにあることがわかった。一方、200keVの電子線を照射した場合、正孔密度は減少したが、500$$^{circ}$$Cで2分間のアニール処理により、Alアクセプタが回復し正孔密度が回復を示した。

口頭

C原子変位により生じるAl-doped 4H-SiCのアクセプタ密度の変化について

西野 公三*; 柳澤 英樹*; 野尻 琢慎*; 松浦 秀治*; 小野田 忍; 大島 武

no journal, , 

耐放射線性に優れた半導体として注目されている炭化ケイ素(SiC)に電子線を照射し、炭素(C)原子が変位することにより生じる空孔型欠陥(V$$_C$$)が、アルミニウムを不純物として添加した六方晶(4H)-SiCに及ぼす影響を調べた。SiCに対して複数のエネルギー(100, 150, 200keV)の電子線を照射する実験から、C原子が変位するための閾値エネルギーが、20eVより大きく32eVよりも小さいことを明らかにした。つまり、200keV電子線照射では、格子位置の原子のうちC原子のみが変位することがわかった。アクセプタ密度の照射量依存性の結果から、C原子が変位した空孔型欠陥と、シリコンサイトにアルミニウムが置換したAl$$_{Si}$$との複合欠陥が、従来起源不明であった深い準位を持つアクセプタに相当することを示した。

口頭

200keV電子線照射によるAl-doped 4H-SiCエピ膜中の耐放射線性

野尻 琢慎*; 西野 公三*; 柳澤 英樹*; 松浦 秀治*; 小野田 忍; 大島 武

no journal, , 

200keVの電子線をAl(Alminium)をドープすることでp型とした4H-SiC(Silicon Carbide)エピタキシャル基板へ照射した。照射前後で200Kから600Kの範囲で正孔濃度を測定した結果、ドープしたAl濃度が高いほど、正孔密度の減少量が大きいことが明らかになった。電子線のエネルギーが200keVの場合、電子線はSiC結晶中のC原子のみを変位させることができると考えられる。したがって、実験によって得られた正孔密度の減少原因は、C空孔が関与すると結論できた。

口頭

電子線照射及びアニールによるAl-Doped 6H-SiC中の正孔密度の変化

松浦 秀治*; 柳澤 英樹*; 西野 公三*; 明神 喜子*; 野尻 琢慎*; 松山 雄炯*; 小野田 忍; 大島 武

no journal, , 

耐放射線性炭化ケイ素(SiC)半導体素子開発の基礎研究の一環として、アルミ(Al)添加p型六方晶(6H)SiCの電子線照射による正孔濃度の変化を調べた。室温での正孔濃度が2$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{3}$$のp型6H-SiCに200keV電子線を室温で3$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{3}$$まで照射し、ホール測定により正孔濃度の変化を調べた。その結果、電子線照射量の増加とともに正孔濃度は減少し、3$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{3}$$では測定限界を超え、値を見積もることができなくなった。この3$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{3}$$まで照射した試料をアルゴン中500$$^{circ}$$Cで2分間熱処理を行ったところ、正孔濃度の回復が見られた。さらに正孔濃度の温度依存性を解析したところ、500$$^{circ}$$CのアニールでAlアクセプタが回復し、欠陥に起因する深い準位が減少することが判明した。200keVの電子線照射では炭素のみがはじき出されることを考えると、熱処理で炭素起因の欠陥が減少し、正孔濃度が回復したと帰結できる。

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