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Christle, D.*; Falk, A.*; Andrich, A.*; Klimov, P.*; Hassan, J.*; Son, N. T.*; Janz
n, E.*; 大島 武; Awschalom, D.*
Nature Materials, 14(2), p.160 - 163, 2015/02
被引用回数：330 パーセンタイル：99.21(Chemistry, Physical)Carbon vacancy - silicon vacancy pair (V
-V
) in silicon carbide (SiC) is regarded as a promising candidate for a qubit for quantum computing since V-V is thought to have electronic states with sharp optical and spin transitions. However, single spin operation using V-V has not yet been succeeded although it was revealed that V-V shows the characteristics as a single photon source (SPS). In this study, we studied spin properties of V-V created in SiC by 2 MeV-electron irradiation. First, we found V-V in SiC using a confocal microscope (CFM) and measured their optical detected magnet resonance (ODMR) at 20 K. Then, their spin coherence was measured from the standard two-pulse Hahn-echo sequence using ODMR. As a result, the spin coherence time exceeding 1 ms was obtained.
Widmann, M.*; Lee, S.-Y.*; Rendler, T.*; Son, N. T.*; Fedder, H.*; Paik, S.*; Yang, L.-P.*; Zhao, N.*; Yang, S.*; Booker, I.*; et al.
Nature Materials, 14(2), p.164 - 168, 2015/02
被引用回数：435 パーセンタイル：99.55(Chemistry, Physical)Single silicon vacancy (V) in silicon carbide (SiC) was studied from the point of view of single photon source for quantum computing. The V centers were created in high purity semi-insulating hexagonal (4H)-SiC by 2 MeV electron irradiation with fluences up to 5
10
/cm
. No subsequent annealing was carried out. A couple of solid immersion lens (SIL) with 20 
m diameter were created on samples by ion milling using 40 keV Ga focused ion beam. A typical home-built confocal setup was used after optimizing for emission in the wavelength range around 900 nm. As a result, optically detected electron spin resonance (ODMR) for V was observed at room temperature (RT). Using ODMR, Rabi oscillations were also observed, and the Rabi frequency increased with increasing applied-magnetic field. In addition, spin relaxation time T
and T
were detected to be 500 s and 160 s, respectively.
Son, N. T.*; 磯谷 順一*; Ivanov, I. G.*; 大島 武; Janzn, E.*
AIP Conference Proceedings 1583, p.341 - 344, 2014/02
Defect centers in zinc oxide (ZnO) were investigated using electron paramagnetic resonance (EPR) techniques. Un-doped ZnO samples were irradiated with 2MeV electrons with fluence ranges between 2 and 410
/cm at room temperature. As a result of EPR measurements, the spectrum, labeled S1, with small-splitting doublet accompanied by weak satellites was observed. The obtained structure is shown to be the hyperfine structure because of the dipolar interaction between an unpaired electron spin and a nuclear spin of hydrogen (H). The presence of H atom in S1 was confirmed from the observation of the nuclear Zeeman frequency of H in electron spin echo envelope modulation experiments. Considering the observed spin-Hamiltonian parameters, S1 was identified to be the partly H-passivated Zn vacancy, V
H
, with the H ion making a short O-H bond with only one nearest O neighbor of V in the basal plane, being off the substitutional site, while the unpaired electron spin, by which the observed EPR signal increased, was localized on the p orbital of another O neighbor also in the basal plane.
-Irradiated n-type 4H-SiCBeyer, F. C.*; Hemmingsson, C. G.*; Pedersen, H.*; Henry, A.*; 磯谷 順一*; 森下 憲雄*; 大島 武; Janzn, E.*
Journal of Physics D; Applied Physics, 45(45), p.455301_1 - 455301_7, 2012/11
被引用回数：18 パーセンタイル：57.55(Physics, Applied)A bistable center, named FB center, in electron irradiated 4H-SiC was observed using capacitance transient techniques. In configuration called "
", the deep level known as EH5 (
= - 1.07 eV) is detected in the deep level transient spectroscopy spectrum, whereas for configuration called "
", no obvious deep level is observed in the accessible part of the band gap. Isochronal annealing revealed that the transition temperatures to be from to is more than 730K, and for the opposite process from to is about 710 K. The energy needed to conduct the transformations were determined to be 
( to ) = (2.1 
0.1) eV and ( to ) = (2.3 0.1) eV, respectively. Since the bistable FB centre is already present after low-energy electron irradiation (200 keV), it is likely related to carbon.
Son, N. T.*; Trinh, X. T.*; L
vile, L. S.*; Svensson, B. G.*; 河原 洸太朗*; 須田 淳*; 木本 恒暢*; 梅田 享英*; 磯谷 順一*; 牧野 高紘; et al.
Physical Review Letters, 109(18), p.187603_1 - 187603_5, 2012/11
被引用回数：199 パーセンタイル：97.98(Physics, Multidisciplinary)Nitrogen-doped n-type 4H-Silicon carbide (SiC) epitaxial layers were irradiated with electrons at 250 keV. Carbon vacancy (V) signals at both the h and k sites were studied using photoexitation Electron Paramagnetic Resonance (photo-EPR) and Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS). As a result, double negative charge states of V, showing its negative-U system were revealed. By the direct correlation between EPR and DLTS data, it was concluded that Z is V at h site and Z is V at k site. In addition, we concluded that EH
is a single donor level of V.
Son, N. T.*; Gali, A.*; Szab
, 
.*; Bikermann, M.*; 大島 武; 磯谷 順一*; Janzn, E.*
Applied Physics Letters, 98(24), p.242116_1 - 242116_3, 2011/06
被引用回数：9 パーセンタイル：38.03(Physics, Applied)耐放射線性にも優れるといわれる窒化アルミ(AlN)中に発生する照射欠陥に関しての知見を得るために、AlN試料に2MeV電子線を照射し、発生した欠陥を電子常磁性共鳴(EPR)により調べた。その結果、EI-1と名付けられたスピン1/2の欠陥中心が観測された。電子のスピンと囲まれる4つの
Aの核スピンとの超微細相互作用を詳細に調べ、さらに、スーパーセルを用いた理論計算結果と比較したところ、得られたEI-1中心はAlN中の中性の窒素空孔型の欠陥であると帰結できた。
-type 4H-SiCBeyer, F. C.*; Hemmingsson, C.*; Pedersen, H.*; Henry, A.*; Janzn, E.*; 磯谷 順一*; 森下 憲雄*; 大島 武
Journal of Applied Physics, 109(10), p.103703_1 - 103703_6, 2011/05
被引用回数：17 パーセンタイル：57.65(Physics, Applied)耐放射線性半導体として期待される炭化ケイ素(SiC)の照射欠陥に関する知見を得るため、型六方晶(4H)SiCへ200keVの電子線を510
/cm照射した。DLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)測定の結果、Mセンターと呼ばれる欠陥が観測された。試料を熱処理することでMセンターの振舞いを調べたところ、Mセンターが消滅する過程で、新たにEBセンターと呼ばれる欠陥が発生することが判明した。EBセンターの増加の振る舞いがMセンターの減少と一致することから、EBセンターはMセンターが熱処理により構造を変化させて新たな欠陥構造になったと結論できた。さらに熱処理温度を上昇させると、700
CでEBセンターも消滅することも判明した。使用した電子線のエネルギーがSiC中のシリコン(Si)のはじき出しのしきい値エネルギー以下であることから、今回観察されたMセンター,EBセンターともに炭素(C)が関連する欠陥中心であることが示唆された。
calculation study on the EI4 center in 4
- and 6-SiCCarlsson, P.*; Son, N. T.*; Gali, A.*; 磯谷 順一*; 森下 憲雄; 大島 武; Magnusson, B.*; Janzn, E.*
Physical Review B, 82(23), p.235203_1 - 235203_11, 2010/12
被引用回数：11 パーセンタイル：46.11(Materials Science, Multidisciplinary)六方晶(4及び6)炭化ケイ素(SiC)中のEI4欠陥中心に関して電子常磁性共鳴(EPR)による評価を行った。高純度半絶縁性のSiCに電子線照射を行い、その後700
750Cの熱処理を行うことでEI4欠陥中心が増加することが判明した。
Si及び
Cの超微細相互作用を調べ、熱処理によるEPRシグナルの変化量及び異なる炭素空孔型欠陥を考慮した supercell計算の結果、このEI4センターが中性の炭素空孔とシリコンサイトに炭素が入ったアンチサイトと炭素空孔の複合欠陥((V-CV)
)であることが同定できた。
Son, N. T.*; Carlsson, P.*; 磯谷 順一*; 森下 憲雄; 大島 武; Magnusson, B.*; Janzn, E.*
Materials Science Forum, 645-648, p.399 - 402, 2010/00
耐放射線性半導体として期待される炭化ケイ素(SiC)の照射欠陥を電子常磁性共鳴(EPR)を用いて調べた。試料には半絶縁性の六方晶(4H)SiCを用い、2MeV電子線を室温にて照射した。照射後750Cまでの熱処理を行うことで、今回対象とするEI4と呼ばれる照射欠陥の濃度を増加させた。Si及びCの超微細相互作用を調べることでEI4の構造同定を試みた。EI4がC
対称性を有することと、熱処理による挙動も併せて解釈することで、EI4が二つの炭素空孔と炭素アンチサイトが複合化し、中性を示す欠陥(VVC)であることを見いだした。EI4の生成メカニズムに関しては、熱拡散したシリコン空孔に炭素が入り込むことで、炭素空孔と炭素アンチサイトペアを生成し、それが別の炭素空孔と複合化することで解釈できる。
Beyer, F. C.*; Hemmingsson, C.*; Pedersen, H.*; Henry, A.*; 磯谷 順一*; 森下 憲雄; 大島 武; Janzn, E.*
Materials Science Forum, 645-648, p.435 - 438, 2010/00
炭化ケイ素(SiC)半導体へ電子線を照射することで発生する欠陥に関して、DLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)を用いて調べた。n型六方晶(4H)SiCに200keV電子線を照射したところ、Z1/2, EH6/7, EH1及びEH3と呼ばれる欠陥が観測された。さらに、照射した試料へ650Kまでの熱処理をしたところ、EH1及びEH3が消失すると同時に、新たに、EBセンターと名付けられた欠陥群が発生することが観察された。200keV電子線がSiC中の炭素のみをはじき出すことを考慮すると、今回観察された欠陥は、すべて炭素起因であると言える。
Son, N. T.*; Hemmingsson, C. G.*; Paskova, T.*; Evans, K. R.*; 碓井 彰*; 森下 憲雄; 大島 武; 磯谷 順一*; Monemar, B.*; Janzn, E.*
Physical Review B, 80(15), p.153202_1 - 153202_4, 2009/10
被引用回数：40 パーセンタイル：79.94(Materials Science, Multidisciplinary)耐放射線性半導体デバイスとして応用が期待される窒化ガリウム(GaN)中に、電子線照射により発生する欠陥を電子スピン共鳴(ESR)により調べた。2MeV電子線を110
/cm照射することで欠陥を導入したGaNに対し、77KでESR測定を行ったところ、D1からD4までの4種類の欠陥に起因するESRシグナルが観測された。このうちD2について、
Nの超微細相互作用を詳細に調べたところ、Nサイトを置換した酸素とGa空孔のペア複合欠陥であり、その電荷状態がマイナスであることが判明した。
SiCSon, N. T.*; Janzn, E.*; 磯谷 順一*; 森下 憲雄; 花屋 博秋; 瀧澤 春喜; 大島 武; Gali, A.*
Physical Review B, 80(12), p.125201_1 - 125201_8, 2009/09
被引用回数：10 パーセンタイル：42.43(Materials Science, Multidisciplinary)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)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、80100K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
)と第二近接に位置するSi格子間原子(Si
)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。
Son, N. T.*; 磯谷 順一*; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; Gali, A.*; Janzn, E.*
Materials Science Forum, 615-617, p.377 - 380, 2009/00
耐放射線性半導体として期待される炭化ケイ素(SiC)の欠陥研究の一環として、低温下での電子線照射により生成される欠陥の同定を電子常磁性共鳴(EPR)を用いて行った。試料は立方晶(3C),六方晶(4H, 6H)SiCを用い、80100Kの温度範囲で2MeV電子線を照射した。照射後も試料を低温下で保持し、EPR測定を行った結果、LE1LE10とラベル付けされたスペクトルが観測された。このうち、3C-SiCで観測されたC
対称、スピン3/2を持つLE1とラベルされたスペクトルを理論計算結果と併せて考察することで、シリコン空孔と
100
方向に存在するシリコン格子間原子のフレンケルペアが3価に荷電した(V-Si
)
複合欠陥であることを決定した。
Gali, A.*; 梅田 享英*; Janzn, E.*; 森下 憲雄; 大島 武; 磯谷 順一*
Materials Science Forum, 615-617, p.361 - 364, 2009/00
炭化ケイ素(SiC)中の欠陥研究の一環として、アンチサイト炭素に関する研究を電子スピン共鳴(ESR)及び第一原理計算を用いて行った。試料はn型の六方晶(4H-SiC)を用い、300800CでMeV級のエネルギーの電子線を10/cm程度照射することで欠陥を導入した。ESR測定の結果、Sが1/2でC対称を持つHEI5とHEI6とラベルつけされたシグナルが観測された。Si及びCの超微細相互作用を考慮した詳細測定を行うとともに、第一原理計算によりHEI5及びHEI6の構造解析を行った。その結果、HEI5及びHEI6は、それぞれ、キュービック及びヘキサゴナルサイトのシリコン格子位置を置換した炭素原子に格子間炭素が結合したアンチサイト炭素複合欠陥(Di-Carbon Antisite)であることが同定できた。
磯谷 順一*; 梅田 享英*; 水落 憲和*; Son, N. T.*; Janzn, E.*; 大島 武
Physica Status Solidi (B), 245(7), p.1298 - 1314, 2008/07
被引用回数：65 パーセンタイル：88.1(Physics, Condensed Matter)炭化ケイ素(SiC)中の真性欠陥を電子常磁性共鳴(EPR)を用いて同定した。試料は立方晶(3C)及び六方晶(4H, 6H)を用い、電子線照射温度,量及び熱処理温度を工夫することでSiC中に特定の欠陥を生成した。Si, Cの超微細相互作用の角度依存性と第一原理計算結果を比較することで欠陥同定を行った。その結果、正に帯電した
及び
サイトの炭素空孔型欠陥(V(), V()),負に帯電したサイトの炭素空孔型欠陥(V()),中性,正及び負に帯電したシリコン空孔と炭素空孔の複合欠陥([VV], [VV], [VV])の同定に成功した。
Son, N. T.*; Ivanov, I. G.*; Kuznetsov, A. Yu.*; Svensson, B. G.*; Zhao, Q. X.*; Willander, M.*; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; 磯谷 順一*; et al.
Physica B; Condensed Matter, 401-402, p.507 - 510, 2007/12
被引用回数：3 パーセンタイル：17.87(Physics, Condensed Matter)酸化亜鉛(ZnO)中の欠陥の挙動を解明するために、3又は6MeV電子線照射を行ったZnOの光検知磁気共鳴(ODMR)評価を行った。その結果、浅いドナー及びZu空孔に起因するシグナルに加え、スピン1/2を有する幾つかのシグナルが観測され、このうち、LU3及びLU4とラベル付けされたシグナルがキャリアの再結合中心として働くことが判明した。また、400Cまでの熱処理後もLU3,LU4は安定に存在することも併せて明らかとなった。
Son, N. T.*; Ivanov, G.*; Kuznetsov, A.*; Svensson, B. G.*; Zhao, Q. X.*; Willander, M.*; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; 磯谷 順一*; et al.
Journal of Applied Physics, 102(9), p.093504_1 - 093504_5, 2007/11
被引用回数：18 パーセンタイル：56.71(Physics, Applied)室温にて3MeV電子線照射したZnO中に発生する欠陥をODMR(Optical detection of magnetic resonance)を用いて調べた。その結果、キャリアの再結合中心として働くZn空孔に起因する欠陥及びその他幾つかの空孔型欠陥が観測された(LU1LU6センター)。また、電子線未照射のZnOに関しても併せてODMR測定を行ったところ、電子線照射ZnOで観測された欠陥のうち、Zn空孔及びその他の空孔に起因する欠陥であるLU3及びLU4センターが観測された。このことから、LU3及びLU4センターはキャリア再結合中心として働く真性欠陥であることが結論できた。
Son, N. T.*; 梅田 享英*; 磯谷 順一*; Gali, A.*; Bockstedte, M.*; Magnusson, B.*; Ellison, A.*; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; et al.
Physica B; Condensed Matter, 376-377, p.334 - 337, 2006/04
被引用回数：3 パーセンタイル：17.99(Physics, Condensed Matter)六方晶炭化ケイ素(4H-SiC)の固有欠陥解明研究の一環として、P6/P7とラベル付けされた格子欠陥(センター)を電子常磁性共鳴(EPR)法及び理論計算(ab initio)法を用いて調べた。室温または850Cでの3MeV電子線照射により4H-SiC中にP6/P7センターを導入し、EPR測定を行った結果、P6/P7センターの近接炭素及びシリコン原子の超微細相互作用定数が電気的に中性の複空孔(VV)に対する計算値と非常によく一致することがわかった。これにより、正に帯電した炭素空孔と炭素アンチサイト対の光励起三重項状態(VC
)と従来考えられていたP6/P7センターが、C
/C対称性を有するVVの三重基底状態に起因すると結論できた。
-SiC梅田 享英*; Son, N. T.*; 磯谷 順一*; Janzn, E.*; 大島 武; 森下 憲雄; 伊藤 久義; Gali, A.*; Bockstedte, M.*
Physical Review Letters, 96(14), p.145501_1 - 145501_4, 2006/04
被引用回数：80 パーセンタイル：90.67(Physics, Multidisciplinary)炭化ケイ素(SiC)の固有欠陥同定研究の一環として、SI5と呼ばれる欠陥の構造同定を行った。試料にはn型の六方晶(4)SiCを用い、3MeV電子線照射を行うことでSI5を導入した。Xバンドでの電子スピン共鳴(ESR)及び電子-核二重共鳴(ENDOR)によりSI5の評価を行った。超微細相互作用の角度依存性を調べたところ、50K以下の低温ではC対称であるのに対し、50K以上ではC
対称となることが見いだされた。これは、局在する電子の安定位置が温度により異なることによると考えられる。得られた実験結果を詳細に解析することでスピン-ハミルトニアンパラメータを決定するとともに、密度関数理論(Density Functional Theory)に基づいた第一原理計算を行った結果、SI5はアンチサイトC原子-C空孔ペア(CV)に起因すると結論できた。
Son, N. T.*; Carlsson, P.*; Hassan, J. ul*; Janzn, E.*; 梅田 享英*; 磯谷 順一*; Gali, A.*; Bockstedte, M.*; 森下 憲雄; 大島 武; et al.
Physical Review Letters, 96(5), p.055501_1 - 055501_4, 2006/02
被引用回数：186 パーセンタイル：96.99(Physics, Multidisciplinary)電子スピン共鳴(ESR)及びab initioスーパーセル計算を用いて炭化ケイ素(SiC)中の固有欠陥であるP6/P7センターの同定を行った。試料はn型及び高抵抗(SI)の六方晶SiC(4H-SiC)を用い、3MeVの電子線を室温又は850Cで210, 110/cm照射し、P6/P7センターを導入した。ESR測定の結果、p型SiCではP6/P7センターは光照射下でのみ観測されていたが、n型SiCではシグナル強度は照射直後は低いものの暗状態でも観測されることが判明した。さらに、850C照射又は熱処理することでシグナル強度が増大することを見いだした。また、C及びSiの超微細相互作用の角度依存性の解析から、P6/P7センターがc軸に平行(C対称)なSi空孔(V)とC空孔(V)の複空孔(V-V)とc軸に対し横向き(C対称)のV-Vであると同定された。さらに、ab initioスーパーセル計算を行ったところ、対称性や超微細相互作用のテンソルの値がESRの結果をよく再現することが判明した。以上より、P6/P7センターはV-Vであると帰結できた。
