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Chen, Z. Q.*; Wang, S. J.*; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 楢本 洋*; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*
Physical Review B, 75(24), p.245206_1 - 24520_9, 2007/06
被引用回数：61 パーセンタイル：87.48(Materials Science, Multidisciplinary)酸化亜鉛中の育成時導入欠陥と電子線照射誘起欠陥について、陽電子消滅による研究を行った。その結果、育成時導入欠陥は亜鉛空孔に起因するものが存在することがわかった。この欠陥は600
Cまでの焼鈍で消失する。電子線照射後にも、亜鉛空孔が主要な欠陥種であるが、ほとんどが200Cの焼鈍で格子間原子との結合によって消失することがわかった。また、400Cの焼鈍で二次欠陥が生成することがわかった。電子運動量分布の詳細な解析から、この二次欠陥は、亜鉛空孔とは異なる化学状態にあることが判明した。
Chen, Z. Q.; 山本 春也; 河裾 厚男; Xu, Y. H.; 関口 隆史*
Applied Surface Science, 244(1-4), p.377 - 380, 2005/05
被引用回数：16 パーセンタイル：55.78(Chemistry, Physical)酸化アルミ及び酸化亜鉛単結晶基板を用いて、パルスレーザー沈殿法により、ホモ及びヘテロエピタキシャル酸化亜鉛薄膜を作製した。原子間力顕微鏡により観測された表面ラフネスは基板材料に依存していることがわかった。すなわち、ヘテロエピ膜の表面ラフネスの方が、極めて大きいことがわかった。陽電子消滅の結果は、ホモエピ膜の方がより高濃度に結晶欠陥を含むことを示した。ラマン散乱測定は閃亜鉛構造に由来する437cm
のピークを示した。いずれの膜も非常に強い紫外発光を示し、それらが優れた光学特性を持つことが明らかになった。
Chen, Z. Q.; 河裾 厚男; Xu, Y.; 楢本 洋*; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*
Physical Review B, 71(11), p.115213_1 - 115213_8, 2005/03
被引用回数：106 パーセンタイル：93.71(Materials Science, Multidisciplinary)20-80keVに加速させた水素イオンを、総量4.4
10
cm
までZnO結晶に注入した。陽電子消滅測定により、水素原子で満たされた亜鉛空孔が形成されることがわかった。200-500Cのアニール後、この空孔は水素バブルへと発展する。600-700Cのさらなるアニールにより、バブルから水素が脱離し、多量のマイクロボイドが残る。これらのマイクロボイドは、1000Cの高温で消失する。カソードルミネッセンス測定から、水素イオンは、サンプルから脱離する前に、深いレベルの発光中心も不活性化し、紫外光の放出を促すことがわかった。
Chen, Z. Q.; 河裾 厚男; Xu, Y.; 楢本 洋; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*
Journal of Applied Physics, 97(1), p.013528_1 - 013528_6, 2005/01
被引用回数：147 パーセンタイル：96.39(Physics, Applied)リンイオンを、50-380keVのエネルギーで、10
-10cmの線量でZnO結晶に注入した。注入後、空孔クラスターが形成することが、陽電子消滅測定により示された。600Cのアニール後、これらの空孔クラスターはマイクロボイドに発展し、1100Cで消失する。ラマン分光測定により、酸素空孔(V
)の生成が示された。これらは、700Cまでに空孔クラスター集合の形成を伴って、アニールされる。ZnOの発光は、注入により導入した非発光中心により抑えられる。光放出の回復は、600Cより上で起こる。陽電子により検出した空孔型欠陥は、非発光中心の一部であると思われる。またホール測定は、リン注入したZnO層において、n型伝導性を示す。これはリンが両性不純物であることを示唆している。
Chen, Z. Q.; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 山本 春也; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*
JAERI-Review 2004-025, TIARA Annual Report 2003, p.193 - 195, 2004/11
20-80keVの水素イオンを、4.410cmの線量までZnOの単結晶中に注入した。低速陽電子ビームを用いた消滅測定により、注入後、水素不純物で満たされた空孔が導入されることを明らかにした。アニール後、空孔を満たしたこれらの水素は大きい水素バブルに発展する。500-700Cのアニール温度で、これらの水素不純物はバブルから放出され、空のマイクロボイドが残る。これらのマイクロボイドは、1100Cで最終的に消失する。ZnOにおける水素注入の光ルミネッセンスへの効果も議論する予定である。
ion-implantation-induced defects in ZnO studied with a slow positron beamChen, Z. Q.; 関口 隆史*; Yuan, X. L.*; 前川 雅樹; 河裾 厚男
Journal of Physics; Condensed Matter, 16(2), p.S293 - S299, 2004/01
被引用回数：25 パーセンタイル：71.56(Physics, Condensed Matter)高純度酸化亜鉛に対して、50keVから380keVの窒素イオンを10
/cm
から10
/cm注入した。陽電子消滅測定から、注入層の損傷が検出された。原子空孔型欠陥の濃度は、注入量とともに増加することが見いだされた。損傷の焼鈍過程は二つの段階からなることがわかった。前者は、原子空孔集合体の形成とその消失、後者は、原子空孔と窒素イオンの複合体形成と消失である。全ての検出可能な損傷は1200Cまでの焼鈍によって消失することがわかった。発光測定から、注入によって生じた損傷が非発光中心として作用し、紫外発光強度を抑制することが明らかになった。陽電子測定で見られた損傷の消失と紫外発光の回復はよく一致していることが明らかになった。窒素イオンはp型不純物の候補と考えられているが、ホール効果測定の結果、焼鈍後の試料の伝導型はn型であった。
-implanted ZnO probed by a slow positron beamChen, Z. Q.; 前川 雅樹; 山本 春也; 河裾 厚男; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 大平 俊行*
Physical Review B, 69(3), p.035210_1 - 035210_10, 2004/01
被引用回数：91 パーセンタイル：93.47(Materials Science, Multidisciplinary)低速陽電子ビームによりアルミニウムイオン注入後の酸化亜鉛欠陥の生成とそのアニール過程を調べた。アルミニウムイオン注入後には、原子空孔型欠陥が生成していることが見いだされた。注入量を10Al/cm
まで増加させることで注入層が非晶質化することが見いだされた。600Cまでの熱処理によってポジトロニウムの形成が見られ、これよりボイドが生成していることが確認された。600C以上のアニールによって再結晶化に伴いボイドが消失することがわかった。また、注入されたアルミニウムイオンがほぼ完全に電気的に活性になりn型伝導に寄与し、結晶性が注入前に比べて改善されることが見いだされた。
Chen, Z. Q.; 前川 雅樹; 関口 隆史*; 鈴木 良一*; 河裾 厚男
Materials Science Forum, 445-446, p.57 - 59, 2004/00
アルミニウムイオン注入によって酸化亜鉛中に生成する損傷の熱的振る舞いをエネルギー可変低速陽電子ビームを用いて調べた。イオン注入量が10Al
/cm以上に増加すると、注入層が非晶質化することが見いだされた。また、その後の600Cまでの熱処理によってポジトロニウム(陽電子と電子の安定結合状態)が生成することから、注入層にはサイズの大きなボイドが形成することが判明した。そのボイドは、600C以上の熱処理で注入層の再結晶化に伴って消失することが見いだされた。その後、注入されたアルミニウムイオンはほぼ完全に電気的に活性化されn型伝導に寄与することがわかった。電子移動度も注入以前に比べて向上することが知られた。さらに、カソードルミネッセンス測定からは、紫外発狂強度が著しく増加することがわかった。以上の知見から、酸化亜鉛の電気的・光学的特性は、アルミニウムイオン注入とその後の熱処理によって改善されることが言える。
Chen, Z. Q.; 前川 雅樹; 山本 春也; 関口 隆史*; 河裾 厚男
JAERI-Review 2003-033, TIARA Annual Report 2002, p.209 - 211, 2003/11
無添加酸化亜鉛(ZnO)に対して、アルミ及び窒素イオンの個別イオン注入とアルミ窒素の共注入を行い、表層に生成する注入欠陥の回復過程を低エネルギー陽電子ビームによって調べた。アルミイオン注入後の空孔型欠陥は、二段階のアニールで消失することが見いだされた。第一段階では寸法の大きな原子空孔集合体が形成されるが、第二段階でそれらは完全に除去される。このことから注入層は非晶質化していると考えられる。一方、窒素イオン注入と共注入した場合では、アルミイオン注入では見られない高温の回復段階が見いだされた。これは、窒素と原子空孔の相互作用によるものと考えられる。ホール測定の結果、注入されたアルミイオンは、ほぼ全量が電気的に活性な状態にあることがわかったが、窒素イオン注入または共注入の場合には電気的活性化が抑制されることが明らかになった。
Chen, Z. Q.; 山本 春也; 前川 雅樹; 河裾 厚男; Yuan, X. L.*; 関口 隆史*
Journal of Applied Physics, 94(8), p.4807 - 4812, 2003/10
被引用回数：168 パーセンタイル：96.67(Physics, Applied)水熱法によって育成された酸化亜鉛の格子欠陥の熱的性質を陽電子消滅,X線回折,ラザフォード後方散乱,カソードルミネッセンス及びホール測定を用いて研究した。陽電子寿命測定により育成直後には亜鉛原子空孔が存在していることが明らかになった。陽電子寿命のアニール挙動から亜鉛亜鉛原子空孔は、600Cの熱処理によって消失することがわかった。X線回折ピーク幅及びラザフォード後方散乱収率も同様に低下することが知られた。1000C以上の熱処理によって陽電子寿命が増加することがわかり、これより亜鉛原子空孔が形成することが示された。しかしながら、X線回折ピーク幅は1000Cの熱処理後もさらに狭くなり、結晶性の向上を示した。自由電子密度は、1200C迄の熱処理で連続的に増加した。この結果は、アクセプターとして作用する亜鉛原子空孔よりも余計にドナーが生成することを示している。カソードルミネッセンス測定の結果、紫外発光強度が熱処理温度とともに増加することがわかった。以上のように、酸化亜鉛の結晶性は600Cから1200Cの育成後熱処理により向上することを判明した。陽電子消滅の結果は、亜鉛原子空孔の消失が、初期の結晶性向上に寄与していることを示している。
/Si studied by slow positron beam河裾 厚男; 荒井 秀幸*; 平田 浩一*; 関口 隆史*; 小林 慶規*; 岡田 漱平
Radiation Physics and Chemistry, 58(5-6), p.615 - 619, 2000/06
被引用回数：3 パーセンタイル：26.42(Chemistry, Physical)1.54
mの赤外波長域に鋭い発光ピークを示すErをSiO/Si(膜厚500
に注入し、発光強度のアニール挙動やドーズ依存性、エネルギー依存性について調べるとともに注入によって発生した損傷の回復過程を低速陽電子ビームを用いた陽電子消滅測定及び、電子スピン共鳴吸収測定(ESR)により調べた。発光特性については、30keVで注入した場合には注入後発光が全く観測されないのに対し、300keVの場合には熱処理を施さなくても発光が見られるなど大きな違いが見られた。陽電子消滅測定及びESR測定の結果、30keVの場合に注入量が少ないと大半の欠陥は600Cまでのアニールで消失するが発光は900Cで著しい増加を示すことがわかった。すなわち欠陥の回復と発光の増加は完全に一致しておらず、これより600Cで欠陥の回復を経て、900CでErが光学的に活性な状態へ移行するものと考えられる。また注入量が高い場合ESR欠陥は600Cまでになくなるが、陽電子消滅パラメータは完全回復からはかけ離れていることがわかった。これより、欠陥がかなり残留するか、Erが陽電子消滅に影響するなどの効果が示唆される。
