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論文

C-face interface defects in 4H-SiC MOSFETs studied by electrically detected magnetic resonance

梅田 享英*; 岡本 光央*; 荒井 亮*; 佐藤 嘉洋*; 小杉 亮治*; 原田 信介*; 奥村 元*; 牧野 高紘; 大島 武

Materials Science Forum, 778-780, p.414 - 417, 2014/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.54

炭化ケイ素(SiC)金属-酸化膜-半導体 電界効果トランジスタ(MOS FET)の界面欠陥を電流検出型磁気共鳴(EDMR)により調べた。SiC MOSFETはカーボン(C)面上に作製し、水蒸気酸化及び800$$^{circ}$$Cでの水素処理、又は、乾燥酸素を用いた二種類の方法によりゲート酸化膜を形成した。乾燥酸素によるゲート酸化膜を有するMOSFETのチャンネル移動度は1cm$$^{2}$$/Vs以下であるが、水素処理ゲート酸化膜を有するMOSFETは90cm$$^{2}$$/Vsである。低温(20K以下)でのEDMR測定の結果、シリコン面上に作製したMOSFETでは観測されないC面特有の欠陥シグナルが検出された。$$gamma$$線照射を行ったところ、このC面特有の欠陥シグナルが大きくなり、それとともにチャンネル移動度が低下することが判明した。これより、水素処理により終端されていたC欠陥が$$gamma$$線照射により離脱し、C面固有の欠陥となること、この欠陥がチャンネル移動度の低下に関与することが推測される。

論文

A Silicon carbide room-temperature single-photon source

Castelletto, S.*; Johnson, B.*; Ivady, V.*; Stavrias, N.*; 梅田 享英*; Gali, A.*; 大島 武

Nature Materials, 13(2), p.151 - 156, 2014/02

 被引用回数:312 パーセンタイル:99.38(Chemistry, Physical)

単一フォトンの発生や検出は量子力学の実験的な基盤や計測理論に重要な役割を示す。また、効率的、高品質の単一発光源は量子情報等の実現にとって不可欠と考えられている。本研究では、室温においても非常に明るく安定な炭化ケイ素(SiC)中の単一発光源の形成と同定に成功した。この単一発光源はSiC中のシリコンサイトを炭素で置換した炭素アンチサイト(C$$_{Si}$$)と炭素空孔(V$$_{C}$$)の複合欠陥(C$$_{Si}$$V$$_{C}$$)として知られる点欠陥であり、高純度SiCに対して、電子線照射と照射後の熱処理を組み合わせることで形成が可能となる。非常に明るい光源(2$$times$$10$$^{6}$$ counts/s)であり、キャビティーの使用が無い場合においても高い量子効率が得られる。

論文

Negative-U system of carbon vacancy in 4H-SiC

Son, N. T.*; Trinh, X. T.*; L${o}$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:162 パーセンタイル:97.95(Physics, Multidisciplinary)

Nitrogen-doped n-type 4H-Silicon carbide (SiC) epitaxial layers were irradiated with electrons at 250 keV. Carbon vacancy (V$$_{C}$$) 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$$_{C}$$, showing its negative-U system were revealed. By the direct correlation between EPR and DLTS data, it was concluded that Z$$_{1}$$ is V$$_{C}$$ at h site and Z$$_{2}$$ is V$$_{C}$$ at k site. In addition, we concluded that EH$$_{7}$$ is a single donor level of V$$_{C}$$.

論文

Electrically Detected Magnetic Resonance (EDMR) studies of SiC-SiO$$_{2}$$ interfaces

梅田 享英*; 小杉 良治*; 福田 憲司*; 森下 憲雄*; 大島 武; 江嵜 加奈*; 磯谷 順一*

Materials Science Forum, 717-720, p.427 - 432, 2012/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:95.52

炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた金属-酸化膜(SiO$$_{2}$$)-半導体(MOS)界面に存在する欠陥等を電気的検出磁気共鳴(EDMR)法を用いて調べた。SiC-SiO$$_{2}$$界面は、従来のシリコン(Si)-SiO$$_{2}$$界面と異なり炭素(C)等の不純物の存在が考えられるが、50Kでの低温測定を行うことでCダングリングボンドに起因するP$$_{H1}$$と呼ばれる欠陥センターやCダングリングボンドが水素や窒素(N)によって終端されたP$$_{H0}$$センターが観測された。また、MOSデバイスの特性向上を目的にN処理を行った試料では界面付近にNドナーに起因するNhセンターが観測された。このことは、界面にNドナーが導入されることにより界面付近のキャリア(電子)濃度上昇し、その結果、チャンネルの伝導度が高くなることで高品質なMOSデバイスが作製されることを示唆する結果といえる。

論文

Behavior of nitrogen atoms in SiC-SiO$$_{2}$$ interfaces studied by electrically detected magnetic resonance

梅田 享英*; 江嵜 加奈*; 小杉 良治*; 福田 憲司*; 大島 武; 森下 憲雄*; 磯谷 順一*

Applied Physics Letters, 99(14), p.142105_1 - 142105_3, 2011/10

 被引用回数:43 パーセンタイル:85.67(Physics, Applied)

By electrically detected magnetic resonance spectroscopy under low-temperature, the microscopic behavior of nitrogen atoms in the SiC-SiO$$_{2}$$ interface regions of n-channel 4H-Silicon Carbide (SiC) Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors (MOSFETs) was investigated. As a result, it was found that shallow interface states were eliminated by nitrogen atoms located near the interface. Also, nitrogen atoms showed diffusion into the channel region of the MOSFETs, and acted as shallow donors. These two behaviors enable nitrogen atoms to enhance the channel mobility of electrons in SiC MOSFETs.

論文

Fluorine-vacancy defects in fluorine-implanted silicon studied by electron paramagnetic resonance

梅田 享英*; 磯谷 順一*; 大島 武; 小野田 忍; 森下 憲雄; 小此木 堅祐*; 白竹 茂*

Applied Physics Letters, 97(4), p.041911_1 - 041911_3, 2010/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:25.35(Physics, Applied)

In this study, fluorine-vacancy defects (F$$_{n}$$V$$_{m}$$) in silicon (Si) were investigated by electron paramagnetic resonance, EPR. The F$$_{n}$$V$$_{m}$$ vacancies in Si were created using fluorine ion implantation at room temperature and subsequent annealing up to 700 $$^{circ}$$C. As a result, the most primitive center was FV$$_{2}$$ (the F0 center) in the case of initial stage of F implantation. With increasing the implanted F ions or annealing to the sample, other F$$_{n}$$V$$_{m}$$ defects with more accumulation of F atoms appeared. Then, the F$$_{1}$$ center (F$$_{n}$$V$$_{5}$$) was observed as the most stable center. The next one was the F$$_{2}$$ center (F$$_{n}$$V$$_{2}$$). F$$_{n}$$V$$_{3}$$ defects were not found in this study. F$$_{n}$$V$$_{4}$$ defects were probably detected as the F$$_{3}$$ center.

論文

Photo-EPR study of vacancy-type defects in irradiated ${it n}$-type 4${it H}$-SiC

梅田 享英*; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; 磯谷 順一*

Materials Science Forum, 600-603, p.409 - 412, 2009/00

炭化ケイ素(SiC)半導体中の固有欠陥については、電子常磁性共鳴(EPR)及び第一原理計算の手法を用いて微視的構造が解き明かされつつあるが、それらの電子準位はほとんどわかっていないのが現状である。そこでわれわれは、SiC半導体の中でもデバイス応用が最も期待されている六方晶SiC(4${it H}$-SiC)に着目し、基本的な点欠陥であるSi単一空孔($$V$$si),C単一空孔($$V$$c),二重空孔($$V$$si$$V$$c)等の電子準位を明らかにするため、窒素ドープn型及びホウ素ドープp型4${it H}$-SiC単結晶に3MeV電子線を高温(600$$sim$$800$$^{circ}$$C)で照射して点欠陥を導入し、キセノンランプとモノクロメータを使って単色化した光を試料に当てながらEPR測定を行う、いわゆる光EPR測定を実施した。この結果、$$V$$si$$^{-}$$, $$V$$c$$^{-}$$, $$V$$si$$V$$c$$^{0}$$に関与するEPR信号強度がエネルギー領域0.90$$sim$$1.25eVの範囲で光照射により増大することが見いだされ、これらの欠陥の電子準位が伝導帯下端から0.90$$sim$$1.25eV範囲に存在することが示唆された。本論文では、光励起による欠陥の荷電状態の変化を考慮しながら、上記固有点欠陥の電子準位について実験・理論両面から探求する。

論文

Identification of the negative Di-carbon antisite defect in n-type 4H-SiC

Gali, A.*; 梅田 享英*; Janz$'e$n, 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、300$$sim$$800$$^{circ}$$CでMeV級のエネルギーの電子線を10$$^{18}$$/cm$$^{2}$$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$$_{1h}$$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。$$^{29}$$Si及び$$^{13}$$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。

論文

Pulsed EPR studies of the T$$_{V2a}$$ center in 4$$H$$-SiC

磯谷 順一*; 梅田 享英*; 水落 憲和*; 大島 武

Materials Science Forum, 615-617, p.353 - 356, 2009/00

炭化ケイ素(SiC)半導体中の真性欠陥の同定に関する研究の一環として、六方晶(4$$H$$)SiC中のT$$_{V2a}$$センターに関してパルス電子常磁性共鳴(EPR)を用いて調べた。T$$_{V2a}$$はS=3/2、C$$_{3V}$$対称を持つセンターであり、これまで負に帯電したSi空孔欠陥(V$$_{Si}$$$$^{-}$$)であると考えられていた。MeV級電子線を10$$^{18}$$/cm$$^{2}$$程度照射することでT$$_{V2a}$$センターを大量に導入したn型4$$H$$-SiCを用いて、最近接及び第二近接の$$^{29}$$Siの超微細相互作用を考慮したEPR及びパルスEPR、さらに、パルス電子核二重共鳴(ENDOR)測定等を用いることで、T$$_{V2a}$$が、従来考えられていた単純なV$$_{Si}$$$$^{-}$$ではなく、V$$_{Si}$$$$^{-}$$と第二近接元素が複合した欠陥であることを見いだした。

論文

EPR identification of intrinsic defects in SiC

磯谷 順一*; 梅田 享英*; 水落 憲和*; Son, N. T.*; Janz$'e$n, E.*; 大島 武

Physica Status Solidi (B), 245(7), p.1298 - 1314, 2008/07

 被引用回数:62 パーセンタイル:88.97(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。$$^{29}$$Si, $$^{13}$$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$$h$$及び$$k$$サイトの炭素空孔型欠陥(V$$_{C}$$$$^{+}$$($$h$$), V$$_{C}$$$$^{+}$$($$k$$)),負に帯電した$$h$$サイトの炭素空孔型欠陥(V$$_{C}$$$$^{-}$$($$h$$)),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([V$$_{Si}$$V$$_{C}$$]$$^{0}$$, [V$$_{Si}$$V$$_{C}$$]$$^{+}$$, [V$$_{Si}$$V$$_{C}$$]$$^{-}$$)の同定に成功した。

論文

EPR study of electron-irradiated SiC; Structure determination of intrinsic defects in 4$$H$$-SiC

磯谷 順一*; 梅田 享英*; 水落 憲和*; 片桐 雅之*; 大島 武; 森下 憲雄; 伊藤 久義

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 15, 2007/02

六方晶炭化ケイ素(4$$H$$-SiC)中の真性欠陥の構造同定をElectron Paramagnetic Resonance(EPR)により行った。1又は2MeV電子線を室温$$sim$$800$$^{circ}$$Cの範囲で照射し多量の真性欠陥を生成した4$$H$$-SiCのEPR測定を行うことで、負に帯電したシリコン空孔(V$$_{Si}$$$$^{-}$$)、正に帯電したヘキサゴナルサイト及びキュービックサイトの炭素空孔(V$$_{C}$$$$^{+}$$(h)及びV$$_{C}$$$$^{-}$$(h))、中性のシリコン空孔と炭素空孔の複空孔((V$$_{C}$$V$$_{Si}$$)$$^{0}$$)及び負に帯電したシリコンサイトの炭素と炭素空孔ペア((C$$_{Si}$$V$$_{C}$$)$$^{-}$$)の同定に成功した。

論文

Electron paramagnetic resonance study of carbon antisite-vacancy pair in $$p$$-type 4$$H$$-SiC

梅田 享英*; 大島 武; 森下 憲雄; 伊藤 久義; 磯谷 順一*

Materials Science Forum, 556-557, p.453 - 456, 2007/00

炭化ケイ素(SiC)中のシリコン格子置換位置炭素(C$$_{rm Si}$$)と炭素空孔($$V$$$$_{rm C}$$)の複合欠陥(C$$_{rm Si}$$-$$V$$$$_{rm C}$$)は、理論計算より$$p$$型中で非常に安定であると予測されているが、実験的にはこれまで$$n$$型や半絶縁基板のみでしか観測されていない。$$p$$型SiCのC$$_{rm Si}$$-V$$_{rm C}$$の存在を確認するために、$$p$$型六方晶(4$$H$$)SiCの電子常磁性共鳴(EPR)測定を行った。800$$^{circ}$$Cにて3MeV電子線を照射することで欠陥を導入した$$p$$型4$$H$$-SiCのEPR測定を行ったところ、これまで報告されていない$$HEI$$9と$$HEI$$10という新たなシグナルを観測した。$$HEI$$9及び$$HEI$$10シグナルの角度依存性を測定したところ、それぞれ$$C$$$$_{3v}$$及び$$C$$$$_{1h}$$対称を示すことが明らかとなった。さらに、$$^{13}$$Cの超微細相互作用を詳細に解析することで、$$HEI$$9及び$$HEI$$10は、それぞれ、正に帯電したc軸方向及びc面内のC$$_{rm Si}$$-$$V$$$$_{rm C}$$に起因するシグナルであることを同定した。

論文

Identification of divacancies in 4H-SiC

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:18.82(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850$$^{circ}$$C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(V$$_{C}$$V$$_{Si}$$$$^{0}$$)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(V$$_{C}$$C$$_{Si}$$$$^{2+}$$)と従来考えられていたP6/P7センターが、C$$_{3V}$$/C$$_{1h}$$対称性を有するV$$_{C}$$V$$_{Si}$$$$^{0}$$の三重基底状態に起因すると結論できた。

論文

Identification of the carbon antisite-vacancy pair in 4${it H}$-SiC

梅田 享英*; Son, N. T.*; 磯谷 順一*; Janz$'e$n, 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:76 パーセンタイル:91.15(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${it H}$)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$$_{1h}$$対称であるのに対し、50K以上ではC$$_{3v}$$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(C$$_{Si}$$V$$_{C}$$)に起因すると結論できた。

論文

Divacancy in 4H-SiC

Son, N. T.*; Carlsson, P.*; Hassan, J. ul*; Janz$'e$n, 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:163 パーセンタイル:96.82(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850$$^{circ}$$Cで2$$times$$10$$^{18}$$, 1$$times$$10$$^{19}$$/cm$$^{2}$$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、850$$^{circ}$$C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、$$^{13}$$C及び$$^{29}$$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$$_{3v}$$対称)なSi空孔(V$$_{Si}$$)とC空孔(V$$_{C}$$)の複空孔(V$$_{Si}$$-V$$_{C}$$)とc軸に対し横向き(C$$_{1h}$$対称)のV$$_{Si}$$-V$$_{C}$$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$$_{Si}$$-V$$_{C}$$であると帰結できた。

論文

Electron paramagnetic resonance study of the ${it HEI}$4/${it SI}$5 center in 4H-SiC

梅田 享英*; Son, N. T.*; 磯谷 順一*; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; Janz$'e$n, E.*

Materials Science Forum, 527-529, p.543 - 546, 2006/00

六方晶炭化ケイ素(4${it H}$-SiC)中の欠陥センターである${it SI}$5を電子常磁性共鳴(EPR)法を用いて調べた。従来、${it SI}$5は高抵抗4${it H}$-SiC基板中に存在することが知られていたが、低濃度であるため解析が難しく、欠陥構造の同定がなされていなかったが、本研究では、800$$^{circ}$$Cでの高温で電子線(3MeV)を照射することで大量の${it SI}$5を導入できることを見いだし、その構造同定を試みた。試料にはn型の4${it H}$-SiCを用い、800$$^{circ}$$Cにて3MeV電子線を1$$times$$10$$^{18}$$/cm$$^{2}$$照射し${it SI}$5を導入した。100Kにて${it SI}$5の超微細構造を詳細に調べることで、${it SI}$5が、負に帯電した炭素空孔(V$$_{C}$$)とシリコンサイトを置換した炭素(C$$_{Si}$$)の複合欠陥(V$$_{C}$$-C$$_{Si}$$$$^{-}$$)であることを決定した。さらに、${it SI}$5の構造が55K以下ではC$$_{3v}$$対称からC$$_{1h}$$対称となることを明らかにした。

論文

Shallow P donors in 3${it C}$-, 4${it H}$-, and 6${it H}$-SiC

磯谷 順一*; 片桐 雅之*; 梅田 享英*; Son, N. T.*; Henry, A.*; Gali, A.*; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; Janz$'e$n, E.*

Materials Science Forum, 527-529, p.593 - 596, 2006/00

炭化ケイ素(SiC)中のリン(P)ドナーを電子常磁性共鳴(EPR)により調べた。試料は化学気相成長中にPを導入した立方晶(3${it C}$-)SiC,六方晶(4${it H}$-, 6${it H}$-)SiCを用いた。また、高品質高抵抗SiC基板にPイオン(9$$sim$$21MeV)を注入し、Ar中1650$$^{circ}$$Cで30分間熱処理を行った試料も用いた。低温(6K及び60K)でのEPR測定の結果、3${it C}$-SiCではP, 4${it H}$-SiCではP$$_{k}$$, 6${it H}$-SiCではP$$_{k1}$$, P$$_{k2}$$というPドナーに起因するシグナルの観測に成功した。また、イオン注入によりPを導入したSiC基板から得られるEPRシグナルを詳細に調べることで、炭素サイトを置換したP不純物シグナルであるP$$_{a}$$及びP$$_{b}$$も合わせて観測できた。

論文

Divacancy model for P6/P7 centers in 4H- and 6H-SiC

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.

Materials Science Forum, 527-529, p.527 - 530, 2006/00

電子常磁性共鳴(EPR)を用いて六方晶炭化ケイ素(4H-, 6H-SiC)中の欠陥センターであるP6/P7の構造同定を行った。試料はn型,p型の4H-及び6H-SiC及び高品質半絶縁4H-SiCを用いた。室温または850$$^{circ}$$Cでの3MeV電子線照射(2$$times$$10$$^{18}$$$$sim$$1$$times$$10$$^{19}$$/cm$$^{2}$$)によりP6/P7センターを導入した。低温(8K及び77K)での$$^{13}$$C及び$$^{29}$$Siの超微細相互作用を調べた結果、P6及びP7センターは、それぞれ、結晶のC軸に垂直または平行なシリコン空孔(V$$_{Si}$$)と炭素空孔(V$$_{C}$$)の複空孔(V$$_{C}$$-V$$_{Si}$$$$^{0}$$)であると決定できた。

論文

Spin multiplicity and charge state of a silicon vacancy (${it T}$ $$_{V2a}$$) in 4${it H}$-SiC determined by pulsed ENDOR

水落 憲和*; 山崎 聡*; 瀧澤 春喜; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; 梅田 享英*; 磯谷 順一*

Physical Review B, 72(23), p.235208_1 - 235208_6, 2005/12

 被引用回数:47 パーセンタイル:83.83(Materials Science, Multidisciplinary)

炭化ケイ素(SiC)半導体中のSiサイトの空孔型欠陥(${it T}$ $$_{V2a}$$)のスピン(S)多重度と荷電状態をパルス電子-核二重共鳴法(ENDOR)を用いて決定した。試料にはn型の六方晶SiC(4${it H}$-SiC)を用い、3MeVの電子線を4$$times$$10$$^{18}$$/cm$$^{2}$$照射することで${it T}$ $$_{V2a}$$を導入した。電子スピン共鳴(ESR)測定により非常に強い$$^{29}$$Siの超微細相互作用(HF)が観測された342.3mTでのパルスENDOR測定を行い、得られたシグナルを電子スピン及び核スピンのゼーマン分裂,HF分裂を考慮して解析した結果、${it T}$ $$_{V2a}$$はこれまで提唱されていた中性空孔ではなく、荷電状態-1,スピン状態S=3/2のSi空孔であると同定できた。

論文

EPR and theoretical studies of positively charged carbon vacancy in 4$$H$$-SiC

梅田 享英*; 磯谷 順一*; 森下 憲雄; 大島 武; 神谷 富裕; Gali, A.*; De$'a$k, P.*; Son, N. T.*; Janz$'e$n, E.*

Physical Review B, 70(23), p.235212_1 - 235212_6, 2004/12

 被引用回数:41 パーセンタイル:83.58(Materials Science, Multidisciplinary)

六方晶炭化ケイ素(4$$H$$-SiC)中に存在する炭素空孔(EI5, EI6)の構造について電子常磁性共鳴(EPR)法及び理論計算(ab inito法)を用いて調べた。炭素空孔は、p型4$$H$$-SiC単結晶に850$$^{circ}$$Cで1MeV電子線を4$$times$$10$$^{18}$$/cm$$^{2}$$照射することで導入した。kサイトの炭素空孔であるEI5は、熱的運動効果でC$$_{3v}$$対称になるとわかっていたが、正確な構造は不明であった。これに対し、40K以下でのEPR測定を行った結果、EI5はヤンテラー効果でC$$_{1h}$$対称であることが判明した。さらに、EI5に対して実験的に得られたESRパラメータの値は、理論計算より求められた結果と良い一致を示した。また、熱的な励起によりEI5がC$$_{1h}$$対称からC$$_{3v}$$対称になる活性化エネルギーは0.014eVであることを見いだした。hサイトの炭素空孔であるEI6についてもEPRで分析した結果、C$$_{3v}$$対称であることが判明し、理論計算結果とも良い一致を示した。

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