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論文

Development of diagnostic method for deep levels in semiconductors using charge induced by heavy ion microbeams

加田 渉*; 神林 佑哉*; 岩本 直也*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 江夏 昌志; 神谷 富裕; 星乃 紀博*; 土田 秀一*; 児島 一聡*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 348, p.240 - 245, 2015/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:40.75(Instruments & Instrumentation)

Deep level defects in semiconductors act as carrier traps Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) is known as one of the most famous techniques to investigate deep levels. However, DLTS does not well work for samples with high resistivity. To overcome this issue, DLTS using charge generated by ion incidence was proposed. Recently, we developed a deep level evaluation system based on Charge Transient Spectroscopy using alpha particles from $$^{241}$$Am (Alpha Particle Charge Transient Spectroscopy: APQTS) and reported the effect of deep levels in 6H SiC pn diodes generated by electron irradiation on the characteristics as particle detectors. In this study, we report the development of Charge Transient Spectroscopy using Heavy Ion Microbeams (HIQTS). The HIQTS can detect deep levels with micron meter spatial resolution since microbeams are applied. Thus, we can clarify the relationship between deep levels and device characteristics with micron meter resolution. When a 6H-SiC pn diode was irradiated with 12 MeV-oxygen (O) ions at 4$$times$$10$$^{9}$$ and 8$$times$$10$$^{9}$$ /cm$$^{2}$$, the charge collection efficiency (CCE) decreased to 71 and 52%, respectively. HIQTS signals obtained from those damaged regions using 15 MeV-O microbeams increased at measurement temperature ranges above 350 K, and the signals are larger with increasing 12 MeV-O ion fluence.

論文

In-plane orientation control of 2,7-diphenyl[1]benzothieno[3,2-$$b$$][1]benzothiophene monolayer on bismuth-terminated Si(111) vicinal surfaces with wettability optimization

大伴 真名歩; 土田 裕也*; 村谷 直紀*; 柳瀬 隆*; 境 誠司; 米澤 徹*; 長浜 太郎*; 長谷川 哲也*; 島田 敏宏*

Journal of Physical Chemistry C, 117(22), p.11555 - 11561, 2013/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:9.84(Chemistry, Physical)

本研究では、近年開発された高移動度有機半導体2,7-Diphenyl[1]benzothieno[3,2-$$b$$][1]benzothiophene (DPh-BTBT)について、濡れ性と面内配向を制御して、高配向のエピタキシャル単分子膜を作成する手法を開発した。近年多くの高移動度有機半導体分子が開発されているが、分子間相互作用を重視した分子設計の反作用で凝集しやすく、また対称性の低い結晶構造のため配向も混ざりやすいため、光電子分光法などの分光研究を行った例が限られていた。そこで本研究では特に凝集しやすいDPh-BTBTを試行分子として、濡れの良い導電性・結晶性表面を探索した結果、1/3 ML Bi-Si(111)-(3$$times$$3)再構成面が適していることを見いだした。また基板表面の対称性を、微傾斜面を用いることで崩し、面内配向を制御できることを見いだした。これは、ステップが集まってできたファセット部に、異方的テンプレートになるようなナノ構造が出現していることによると考えられる。本研究で見いだした微傾斜面は、今後新規分子の物性測定のテンプレートとして用いられることが想定される。

口頭

Bi終端化Si(331)面をテンプレートとした有機膜の配向制御と電子状態

大伴 真名歩; 土田 裕也*; 境 誠司; 長谷川 哲也*; 島田 敏宏*

no journal, , 

本研究ではビスマス終端化Si(331)表面の異方的な表面構造に着目し、これを結晶成長のテンプレートとすることで、高移動度有機半導体であるdinaphtho[2,3-b:2',3'-f]thieno [3,2-b]thiophene (DNTT)薄膜の面内配向制御に成功した。DNTTは優れた電荷輸送特性の反面、表面エネルギーが高いため凝集しやすく、光電子分光法などによる電子状態を行ううえで障害となっていた。今回用いたSi(331)表面はビスマス吸着後(5$$times$$1)に再構成し、高い表面エネルギーを持つために有機分子が濡れよく薄膜成長することがわかった。本研究ではさらに紫外光電子分光法による最高占有分子軌道(HOMO)の電子状態評価も行い、DNTTが高い移動度を示す理由を考察した。

口頭

アルファ粒子誘起過渡電荷を用いた4H-SiCショットキーバリアダイオード中の欠陥評価

神林 佑哉; 小野田 忍; 加田 渉*; 牧野 高紘; 星乃 紀博*; 土田 秀一*; 大島 武; 神谷 富裕; 花泉 修*

no journal, , 

半導体デバイス中に発生する照射欠陥の評価技術として開発を進めているアルファ線誘起電荷スペクトロスコピー(APQTS)評価装置の改良を行うとともに、その装置を用いて電子線や陽子線照射により六方晶炭化ケイ素(4H-SiC)を用いたショットキーダイオード(SBD)型粒子検出器に発生する欠陥を調べた。評価装置の改良としては、従来の試料が固定されたチップキャリアを冷却・加熱する方式から、試料を直接冷却・加熱ホルダーに固定する方式へとすることで、200K$$sim$$600Kであった測定温度範囲を100K$$sim$$600Kとした。この装置を用いて、1MeV電子線, 3MeV陽子線を照射することで電荷収集効率を低下させた4H-SiC SBDのAPQTS評価を行った。その結果、350K付近にAPQTSスペクトルのピークが観測され、このピークをアレニウスプロットすることで活性化エネルギーを求めたところ0.55eVであることが判明した。この欠陥ピークが室温付近で観測されること、0.55eVと深い準位であることから、この欠陥の発生により4H-SiC SBDの粒子検出特性が低下すると結論できた。

口頭

Investigation of deep levels in silicon carbide using ion-induced charge transient spectroscopy

加田 渉*; 小野田 忍; 岩本 直也*; 星乃 紀博*; 土田 秀一*; 牧野 高紘; 神林 佑哉; 江夏 昌志; 花泉 修*; 神谷 富裕; et al.

no journal, , 

Charge transient spectroscopy (QTS) techniques using ionizing particle probes, 5.5 MeV alpha particles from an $$^{241}$$Am radiation source (APQTS) and focused heavy ions (10.5 MeV oxygen) from a 3 MV tandem accelerator (HIQTS) were applied in order to investigate effects of deep levels on the Charge Collection Efficiency (CCE) of Schottky Barrier Diodes (SBDs) fabricated on 4H Silicon Carbide (SiC). The degradation of CCE for 4H-SiC SBDs irradiated with 3 MeV protons at 10$$^{12}$$ /cm$$^{2}$$ was observed. The APQTS and HIQTS measurements for the irradiated 4H-SiC SBDs were performed. As a result, a deep level at an activation energy of 0.73 eV was detected from the irradiated 4H-SiC SBDs.

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