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論文

Peak degradation of heavy-ion induced transient currents in 6H-SiC MOS capacitor

牧野 高紘; 岩本 直也*; 小野田 忍; 大島 武; 児島 一聡*; 野崎 眞次*

Materials Science Forum, 717-720, p.469 - 472, 2012/05

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.717-720.469
 被引用回数：1 パーセンタイル：56.54

炭化ケイ素(SiC)のイオン照射効果研究の一環として、n型六方晶-SiC上に作製した金属-酸化膜-半導体(MOS)キャパシタへ18-MeV酸素のマイクロビームを照射し、発生するイオン誘起過渡電流(Transient Ion Beam Induced Current: TIBIC)を評価した。その結果入射イオン数の増加に伴い、シグナルのピーク高さが低下し最終的には、ピーク値が一定値になることが見いだされた。ここで、前述の測定後、同試料に蓄積方向電圧+1Vを数秒印加し、再度同様のTIBIC測定を行ったところ、低下していたピーク値が初期値まで回復し、ピーク値は最初の測定と同様な振る舞いを示した。さらにイオン照射中の、MOSキャパシタの容量測定を行ったところ、イオン入射数の増加とともに大きくなることが判明した。この結果より半導体と酸化膜界面に存在する深い準位を持ったトラップがイオン入射により発生した電荷により帯電することでデバイスの内部電界が弱まりピークを低下させるが、逆方向バイアスの印加により正孔トラップが中性化するとピークが初期値に回復するという機構を提案した。

論文

Defects in an electron-irradiated 6H-SiC diode studied by alpha particle induced charge transient spectroscopy; Their impact on the degraded charge collection efficiency

岩本 直也*; 小泉 淳*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小池 俊平*; 内田 和男*; 野崎 眞次*

Materials Science Forum, 717-720, p.267 - 270, 2012/05

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.717-720.267
 被引用回数：1 パーセンタイル：56.54

炭化ケイ素(SiC)の耐放射線性に関する知見を得るため、電子線照射により6H-SiC p$$^{+}$$nダイオード中に発生する欠陥が電荷収集効率に及ぼす影響をアルファ線誘起過渡スペクトロスコピーにより調べた。試料には室温で1MeV電子線を1$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$照射し、照射前後の電荷収集効率を$$^{241}$$Amから放出される5.486MeVのアルファ線を用いて室温で評価した。その結果、初期には100%近かった電荷収集効率が電子線照射により84%まで低下することが判明した。この原因を調べるため、170$$sim$$310Kの範囲でアルファ線誘起過渡スペクトロスコピー評価を行ったところ、X$$_{1}$$及びX$$_{2}$$と名付けられた欠陥中心が発生することが判明した。それぞれの活性化エネルギーを求めたところ、それぞれ、0.30及び0.47eVであった。今回、電荷収集効率を室温で測定していることから、室温近くにピークを持つX$$_{2}$$が、X$$_{1}$$に比べてより電荷収集効率に悪影響を及ぼす欠陥であると推測できる。

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

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.717-720.427
 被引用回数：6 パーセンタイル：94.3

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

Local thermal expansion and the C-C stretch vibration of the dicarbon antisite in 4H SiC

Devaty, R. P.*; Yan, F.*; Choyke, W. J.*; Gali, A.*; 木本 恒暢*; 大島 武

Materials Science Forum, 717-720, p.263 - 266, 2012/05

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.717-720.263
 被引用回数：1 パーセンタイル：56.54

The Carbon-Carbon (C-C) stretch vibration associated with the dicarbon antisite in 4H Silicon Carbide (SiC) has been observed from up to the fifth harmonic in the low temperature photoluminescence spectrum. By the fitting to the obtained data using the Morse potential, we can obtain the reasonable anharmonicity. We also combined experimental results, the analytically tractable Morse potential, and results obtained from first principles calculations in order to estimate the thermal expansion coefficient of the C-C bond. This local thermal expansion coefficient is considerably smaller than the linear thermal expansion coefficient of bulk 4H SiC, in striking contrast with the recent result obtained from the nitrogen-vacancy center in diamond that the local thermal expansion coefficientis larger than the bulk value.

論文

Synchrotron radiation photoelectron spectroscopy study of thermally grown oxides on 4H-SiC(0001) Si-face and (000-1) C-face substrates

渡部 平司*; 細井 卓治*; 桐野 嵩史*; 上西 悠介*; Chanthaphan, A.*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 箕谷 周平*; 中野 佑紀*; 中村 孝*; et al.

Materials Science Forum, 717-720, p.697 - 702, 2012/05

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.717-720.697
 被引用回数：2 パーセンタイル：75.59

We investigated the interface between oxide and 4H-SiC(0001) Si-face or (000-1) C-face by synchrotron radiation photoelectron spectroscopy. The Si 2p$$_{3/2}$$ spectra were fitted with bulk SiC and SiO$$_{2}$$ together with intermediate oxides (Si$$^{1+}$$, Si$$^{2+}$$, Si$$^{3+}$$). The total amount of intermediate states was sufficiently small compared with that of the remaining oxides. This implies that the transition layer in the oxide is as thin as a few atomic layers. Moreover, the chemical composition in the bulk region was found to be almost identical to that of the initial SiC surface. These results indicate formation of a near-perfect SiO$$_{2}$$/SiC interface.

論文

Impact of interface defect passivation on conduction band offset at SiO$$_{2}$$/4H-SiC interface

細井 卓治*; 桐野 嵩史*; Chanthaphan, A.*; 上西 悠介*; 池口 大輔*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 箕谷 周平*; 中野 佑紀*; 中村 孝*; et al.

Materials Science Forum, 717-720, p.721 - 724, 2012/05

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.717-720.721
 被引用回数：5 パーセンタイル：92.39

The energy band alignments of thermally grown SiO$$_{2}$$/SiC structures were investigated by means of synchrotron radiation photoelectron spectroscopy (SR-PES) and electrical characterization of SiC-MOS capacitors. In order to determine the energy band alignments of SiO$$_{2}$$/SiC, band gaps of the thermal oxides and valence band offsets at the interface were examined by SR-PES. SiC-MOS capacitors with Al electrodes were also fabricated to evaluate interface state density and conduction band offset. Experimental results indicate that hydrogen atoms are effective to terminate carbon-related defects. It can be concluded that interface quality degradation due to hydrogen desorption by vacuum annealing causes reduction of conduction band offset for thermally grown SiO$$_{2}$$/SiC structure.

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