JOPSS:検索結果一覧

論文

Electron paramagnetic resonance study of the 4/5 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; Janzn, E.*

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

六方晶炭化ケイ素(4-SiC)中の欠陥センターである5を電子常磁性共鳴(EPR)法を用いて調べた。従来、5は高抵抗4-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-SiCを用い、800 $^{circ}$ Cにて3MeV電子線を110 $^{18}$ /cm $^{2}$ 照射し5を導入した。100Kにて5の超微細構造を詳細に調べることで、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、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

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

梅田享英*; 磯谷順一*; 森下憲雄; 大島武; 神谷富裕; Gali, A.*; Dek, P.*; Son, N. T.*; Janzn, E.*

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

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.70.235212

被引用回数：44 パーセンタイル：83.59(Materials Science, Multidisciplinary)

六方晶炭化ケイ素(4-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-SiC単結晶に850 $^{circ}$ Cで1MeV電子線を410 $^{18}$ /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。

論文

EPR identification of two types of carbon vacancies in 4-SiC

梅田享英*; 磯谷順一*; 森下憲雄; 大島武; 神谷富裕

Physical Review B, 69(12), p.121201_1 - 121201_4, 2004/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.121201

被引用回数：47 パーセンタイル：84.8(Materials Science, Multidisciplinary)

六方晶炭化ケイ素(4-SiC)中のEI5及びEI6と呼ばれる欠陥の同定を行った。4-SiCへ3MeV電子線を850 $^{circ}$ Cで照射することでEI5及びEI6を生成させた。これまでEI5は正の電荷を持つ炭素空孔、EI6は正の電荷を持つシリコンアンチサイトと考えられてきたが、 $^{29}$ Siの超微細相互作用を用いたEPR測定(角度依存性や温度依存性)より、両者ともに正の電荷を持つ炭素空孔であることが同定された。また、その構造の違いはkサイト及びhサイトという対称性のことなる結晶のサイトの違いで説明できる。

論文

炭化ケイ素基板上に成長させた1200 $^{circ}C$ ドライ酸化膜中の界面欠陥の電気特性とその熱アニーリング効果

吉川正人; 石田夕起*; 直本保*; 土方泰斗*; 伊藤久義; 奥村元*; 高橋徹夫*; 土田秀一*; 吉田貞史*

電子情報通信学会論文誌, C, 86(4), p.426 - 433, 2003/04

https://ci.nii.ac.jp/naid/110003172129

1200 $^{circ}C$ ドライ酸化やそれに引き続いて行われる熱アニーリングが、酸化膜と4積層周期六方晶炭化ケイ素(4H-SiC)基板の界面に与える影響を調べた。n型及びp型4H-SiC基板を1200 $^{circ}C$ の乾燥酸素雰囲気中で3時間酸化して50nmの酸化膜を作製した後、酸化膜を500から950 $^{circ}C$ のアルゴン雰囲気中で3時間熱アニーリングした。その酸化膜を用いて金属/酸化膜/半導体(MOS)構造を形成してC-V特性を測定し、酸化膜と4H-SiC界面の電気特性に及ぼす熱アニーリング効果を調べた。1200 $^{circ}C$ ドライ酸化膜を用いて形成した4H-SiC MOS構造のC-V特性は、電圧軸に沿って正方向へ大きくシフトした。界面には負電荷が蓄積していた。600 $^{circ}C$ で3時間の熱アニーリングを行うとC-V特性が負方向へシフトしはじめ、950 $^{circ}C$ 3時間の熱アニーリングで電圧シフトが消失した。一方、p型4H-SiC MOS構造のC-V特性を調べると、n型とは反対に電圧軸に沿って負方向へ大きくシフトした。界面には正電荷が蓄積していた。n型とp型のシフト方向の違いと界面欠陥の荷電状態の関連性について調べ、界面欠陥の熱アニーリングのメカニズムを議論した。

論文

Continuous-wave and pulsed EPR study of the negatively charged silicon vacancy with S=3/2 and C $_{3nu}$ symmetry in -type 4H-SiC

水落憲和*; 山崎聡*; 瀧澤春喜; 森下憲雄; 大島武; 伊藤久義; 磯谷順一*

Physical Review B, 66(23), p.235202_1 - 235202_12, 2002/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.66.235202

被引用回数：108 パーセンタイル：95.03(Materials Science, Multidisciplinary)

SiC中の固有欠陥の構造を明らかにするために電子線照射したn型4H-SiCの空孔型欠陥をEPR(electron paramagnetic resonance)により調べた。本研究では、S=1と報告されているT $_{V2a}$ センターについて詳細に調べた。パルスEPRのニューテーション法を用いて測定を行ったところS=1ではなくS=3/2であることが明らかになった。 $^{13}$ Cの超微細相互作用の解析より、このセンターがシリコン単一空孔に由来することが決定された。また、このセンターは負に帯電し、C $_{3nu}$ 対称(C軸方向の炭素と他の3個の炭素とが等価でない歪みを有する)であることも見出された。

論文

SIMS analyses of SiO $_{2}$ /4H-SiC(0001) interface

山下健也*; 北畠真*; 楠本修*; 高橋邦匡*; 内田正男*; Miyanaga, Ryoko*; 伊藤久義; 吉川正人

Materials Science Forum, 389-393, p.1037 - 1040, 2002/00

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.389-393.1037

被引用回数：3 パーセンタイル：16.11(Materials Science, Multidisciplinary)

高温酸素中で炭化ケイ素(SiC)表面に酸化膜(SiO $_{2}$ )を作製すると、酸化膜と炭化ケイ素の界面(SiO $_{2}$ /SiC界面)には、界面中間層と呼ばれる酸化膜でも炭化ケイ素でもない層が形成されることが知られている。この層には炭素が多量に存在しており、MOS構造を形成したときの界面準位発生の原因になっていると考えられている。今回の発表では、水素燃焼酸化法を用いて4H-SiC表面に作製した酸化膜に水蒸気アニーリングを施した試料と施さない試料について、それぞれの酸化膜中の炭素濃度を二次イオン質量分析(SIMS)法によって分析し、炭素の酸化膜内部の深さ方向分布を調べた。その結果、水蒸気アニーリングを施した試料からは多量の炭素が検出されたが、施さなかった試料からは検出されなかった。このことから、酸化によって発生した界面中間層の内部に存在する炭素が、水蒸気アニーリングによって酸化され、酸化膜内部に再分布する可能性が示唆された。

論文

Steam annealing effects on CV characteristics of MOS structures on (110) face of 4H-SiC

吉川正人; 大島武; 伊藤久義; 高橋邦方*; 北畠真*

Materials Science Forum, 353-356, p.635 - 638, 2001/00

nタイプ4H-SiC基板の(11-20)及び(1-100)面上に成長させたエピ膜を1100 $^{circ}$ Cで1時間酸化して、約50nmの酸化膜を作製後、800 $^{circ}$ C、850もしくは950 $^{circ}$ Cで3時間水蒸気中でアニーリングした。その後金蒸着を行って(110)及び(100)面上にMOS構造を形成した。CV特性をこれらMOS構造に対して測定し、伝導体近傍の界面準位密度(Dit)並びに界面準位総量(Nit)を求めた。この結果、(110)面では界面準位総量が水蒸気アニーリングによって減少することがわかった。特に伝導体近傍では、界面準位密度のエネルギー分布が変化し、界面準位密度の低下が認められた。

論文

Effects of steam annealing on CV characteristics of 4H-SiC MOS structures

吉川正人; 高橋邦方*; 大島武; 北畠真*; 伊藤久義

Proceedings of 1st International Workshop on Ultra-Low-Loss Power Device Technology (UPD2000), p.199 - 200, 2000/00

近年、4H-SiC及び6H-SiC基板の面方位とこれら基板表面に形成されたMOS構造トランジスタの反転層内に誘導される電子のチャンネルモビリティの関連性が注目されている。そこで4H-SiC基板の面方位として(11-20)面と(1-100)面を選び、その表面にMOS構造キャパシタを形成して、界面準位と固定電荷の量を調べ、従来から用いられている面方位(0001)面のそれらと比較した。その結果、深部の界面準位は、(0001)面に比べ(11-20)及び(1-100)面の方がはるかに多く発生した。しかしながら、水蒸気中で850 $^{circ}$ C、3時間の水蒸気中アニールを行ったところ、界面準位が1/2以下に減少した。(11-20)面は、水蒸気中アニールを行う温度を最適化すれば、界面準位の低減が可能であることがわかった。

論文

Improvement of SiO $_{2}$ /4H-SiC interface by using high temperature hydrogen annealing at 1000 $^{circ}$ C

福田憲司*; 長井清子*; 関川敏弘*; 吉田貞史*; 新井和雄*; 吉川正人

Proceedings of 1998 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 1998), p.100 - 101, 1998/00

近年、SiC単結晶の中でも、4H-SiCが大きな注目を集めるようになった。これは6H-SiCに比較して電子の移動度が倍以上あり3H-SiCに匹敵するからである。この4H-SiC単結晶をもちいてMOS構造を形成すると、しかしながら、多量の固定電荷や界面準位が発生し、素子化への大きな障害となっていた。本研究ではドライ酸化で作製した酸化膜を10torrの水素雰囲気下で400 $^{circ}$ Cから1000 $^{circ}$ Cまで温度を変えながらアニーリングした。その結果、1000 $^{circ}$ C、30分の水素アニーリングにより固定電荷と界面準位が完全に消失し、MOS構造の電気特性に著しい改善が見られた。原因は明確ではなく、今後の研究課題であるが、水素燃焼酸化による電気特性の改善に関する機構解明という観点からも大きな意味を持っている。

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