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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:13.98

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

Radiation-induced currents in 4H-SiC dosimeters for real-time $$gamma$$-ray dose rate monitoring

藤田 奈津子; 岩本 直也; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武

Materials Science Forum, 778-780, p.1042 - 1045, 2014/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:30.1

炭化ケイ素(SiC)は耐放射線性デバイスへの応用が期待され、高温下での安定動作も可能であるため、$$gamma$$線検出器の候補材料となりうる。そこで本研究では$$gamma$$線によってSiC検出器に誘起される電流を測定し、線量率計として使用できるか検討した。$$gamma$$線の線量率を0.4Gy/hから4kGy/hのとき、バイアス電圧が5V以上では吸収線量と$$gamma$$線誘起電流の間に良い直線性があり、傾きが約1であることがわかった。これは、SiC検出器が線量率計として使用できることを示している。

論文

Temperature dependence of electric conductivities in femtosecond laser modified areas in silicon carbide

出来 真斗*; 岡 知輝*; 高吉 翔大*; 直井 美貴*; 牧野 高紘; 大島 武; 富田 卓朗*

Materials Science Forum, 778-780, p.661 - 664, 2014/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:13.98

炭化ケイ素(SiC)基板へフェムト秒レーザー照射を行うと、SiCの比抵抗が5桁程度低下することが知られている。本研究ではフェムト秒レーザーを照射したSiCの電気伝導機構に関する知見を得るため、フェムト秒レーザー照射部における抵抗値の温度依存性を測定し、照射部の活性化エネルギーを求めた。試料は半絶縁性SiCであり、基板上に1mmの間隔を設けて蒸着した2つのアルミニウム電極の間へフェムト秒レーザーを照射した。照射条件は、照射エネルギー密度21J/cm$$^{2}$$、レーザー走査速度100$$mu$$m/secとした。フェムト秒レーザー照射後、測定温度122$$sim$$473Kにおいて電極間の抵抗値の温度依存性を測定した。その結果、伝導体の下端からそれぞれ8.3および86meVにおいてエネルギー準位が存在することがわかった。以上のことより、照射エネルギー密度21J/cm$$^2$$の室温における抵抗値の低下は、8.3meVの活性化エネルギーを持つ順位に起因していると考えられる。

論文

Defect levels in high purity semi-insulating 4H-SiC studied by alpha particle induced charge transient spectroscopy

岩本 直也; 小野田 忍; 藤田 奈津子; 牧野 高紘; 大島 武

Materials Science Forum, 778-780, p.289 - 292, 2014/02

 パーセンタイル:100

We have studied defect levels in Schottky barrier diodes (SBDs) made of high purity semi-insulating 4H silicon carbide substrates by alpha particle induced charge transient spectroscopy. A shallow defect level with the activation energy around 0.3 eV is found in all SBDs annealed at temperatures from 1400 to 1600 $$^{circ}$$C. Some other defect levels lying at deeper in the bandgap are found only in SBDs annealed at 1400 and 1500 $$^{circ}$$C. We also found that the series resistance of SBDs decreases with increasing of annealing temperature. The decrease of series resistance seems to be corresponding to the removal of deep levels.

論文

Single event gate rupture in SiC MOS capacitors with different gate oxide thicknesses

出来 真斗*; 牧野 高紘; 児島 一聡*; 富田 卓朗*; 大島 武

Materials Science Forum, 778-780, p.440 - 443, 2014/02

 パーセンタイル:100

炭化ケイ素(4H-SiC)半導体を用いて作製した金属-酸化膜-半導体(Metal Oxide Semiconductor: MOS)キャパシタにおける高エネルギー重イオンに対する信頼性について検討した。実験は、蓄積方向に直流電界を印加した4H-SiC MOSキャパシタへ重イオンを照射し、酸化膜の絶縁破壊電界(Ecr)を測定した。重イオンのLET(Linear Energy Transfer: LET)を変えた照射を行うことでEcrのLET依存性の実測に成功し、Ecrは照射重イオンのLETに反比例する結果が得られた。この実験結果と、既に報告されているシリコン(Si)MOSキャパシタにおけるEcrのLET依存性とを比較した結果、Siと比較してSiC MOSキャパシタの方がEcrが大きく絶縁破壊耐性が高いことが明かになった。

論文

Annealing of electron irradiated, thick, ultrapure 4H SiC between 1100$$^{circ}$$C and 1500$$^{circ}$$C and measurements of lifetime and photoluminescence

Klahold, W. M.*; Devaty, R. P.*; Choyke, W. J.*; 河原 洸太朗*; 木本 恒暢*; 大島 武

Materials Science Forum, 778-780, p.273 - 276, 2014/02

Ultra-pure n-type (8$$times$$10$$^{13}$$ cm$$^{-3}$$), 99 $$mu$$m thick epitaxial layers of hexagonal (4H) silicon carbide (SiC) were irradiated with electrons either at 170 keV with a fluence of 5$$times$$10$$^{16}$$ cm$$^{-2}$$ or at 1 MeV with a fluence of 1$$times$$10$$^{15}$$ cm$$^{-2}$$ in various geometries. Low temperature photoluminescence (LTPL) spectra and microwave photoconductance ($$mu$$PCD) lifetime measurements were carried out for all samples before and after annealing in argon in free standing mode or on a POCO carbon (Poco Graphite, Inc.) platform, every 50 $$^{circ}$$C from 1100 $$^{circ}$$C to 1500 $$^{circ}$$C. However, no improvement in carrier lifetime was observed although previous studies reported that carbon diffused into SiC during high temperature treatment improves carrier lifetime. The result obtained in this study suggests that simple carbon diffusion model cannot be applied and more study is required to understand the injection of carbon interstitials into the SiC lattice.

論文

Impact of carrier lifetime on efficiency of photolytic hydrogen generation by p-type SiC

三宅 景子*; 安田 智成*; 加藤 正史*; 市村 正也*; 畑山 智亮*; 大島 武

Materials Science Forum, 778-780, p.503 - 506, 2014/02

Photolytic hydrogen generation using sunlight is regarded as energy production technology for the next generation. One of the key of issues for this technology is a selection of materials for the photolysis. Silicon carbide (SiC) is expected as one of the candidate materials for this application. In this study, we measured carrier lifetimes in SiC by the microwave photoconductivity decay ($$mu$$PCD) method. In order to control carrier lifetime in SiC, some samples were irradiated with 160 keV-electrons with fluences between 1$$times$$10$$^{16}$$ and 1$$times$$10$$^{17}$$ /cm$$^{2}$$. The values of carrier lifetime in SiC were compared to photocurrents in electrolytes which directly relate to the conversion efficiency of photolytic hydrogen generation. As a result, photocurrents depend on the sum of the depletion layer width and the diffusion length which was estimated from carrier lifetimes.

論文

Identification of structures of the deep levels in 4H-SiC

中根 浩貴*; 加藤 正史*; 市村 正也*; 大島 武

Materials Science Forum, 778-780, p.277 - 280, 2014/02

Annealing behavior of the carrier lifetime and the deep levels in electron irradiated n-type and semi-insulating hexagonal (4H) silicon carbide (SiC) was studied. As a result of photo induced current transient spectroscopy (PICTS) measurements, two peaks were observed for each sample. The height of those peaks depended on annealing temperature. Comparing the annealing behavior of the peak height with temperature dependence of concentrations of various defects reported previously, we speculated that the observed peaks originate from either divacancy of silicon vacancy and carbon vacancy (V$$_{Si}$$V$$_{C}$$) or pair of carbon antisite and carbon vacancy (C$$_{Si}$$V$$_{C}$$).

口頭

The Carbon vacancy in SiC

Son, N. T.*; Trinh, X. T.*; 須田 淳*; 木本 恒暢*; L${o}$vile, L. S.*; Svensson, B. G.*; Szasz, K.*; Hornos, T.*; Gali, A.*; 梅田 享英*; et al.

no journal, , 

近年、炭化ケイ素(SiC)中の炭素(C)空孔関連欠陥の電子状態などが明らかになってきた。しかし、それらのエネルギー準位や、物性への影響に関してはまだ不明な点が残っている。これまで、電子スピン共鳴(Electron Paramagnetic Resonance: EPR)やDeep Level Transient Spectroscopy(DLTS)によって、Z$$_{1/2}$$やEH$$_{6/7}$$等の一般的な深い準位にC空孔が含まれることが知られている。具体的には、EH$$_{6/7}$$は、C空孔のあるエネルギー準位(0$$mid$$+)に関係していることが明らかになったが、Z$$_{1/2}$$とC空孔の関係についてはまだわかっていない。本研究では、電子線を照射した4H-SiCに対して、EPRやDLTSを行い、Z$$_{1/2}$$とC空孔の関係について調べた。その結果、EPRによって決定されたZ$$_{1/2}$$のエネルギー準位とDLTSによるエネルギー準位は非常によい一致を示し、C空孔のある準位(2-$$mid$$0)と一致することを明らかにした。

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