Enhanced damage buildup in C-implanted GaN film studied by a monoenergetic positron beam

Li, X. F.*; Chen, Z. Q.*; Liu, C.*; Zhang, H.; 河裾 厚男

Journal of Applied Physics, 117(8), p.085706_1 - 085706_6, 2015/02

https://doi.org/10.1063/1.4913523

280keV炭素イオン注入によりGaN中に導入される損傷を低速陽電子ビームを用いて研究した。陽電子消滅線エネルギースペクトルのドップラー拡がりから、原子空孔クラスターが導入されていることが分かった。800Cのアニールにより、それらはマイクロボイドに成長し、1000Cのアニールでも残留することが明らかになった。透過電子顕微鏡観察の結果、損傷層は非晶質化していることが分かった。GaN中におけるイオン注入によるマイクロボイドの形成と非晶質化は、炭素イオンに特有の現象と考えられる。

Electron-positron momentum distributions associated with isolated silicon vacancies in 3C-SiC

河裾 厚男; 吉川 正人; 伊藤 久義; 千葉 利信*; 樋口 高年*; 別役 潔*; Redmann, F.*; Krause-Rehberg, R.*

Physical Review B, 72(4), p.045204_1 - 045204_6, 2005/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.045204

孤立シリコン空孔が主たる陽電子捕獲中心である電子線照射された3C-SiCに対して、陽電子消滅二次元角相関と同時計数ドップラー拡がり測定が行われた。電子線照射によって、同時計数ドップラー拡がり曲線の変化が見いだされ、これが孤立シリコン空孔を考慮した第一原理計算によって再現できることが明らかになった。電子線照射後、二次元角相関はより等方的になったが、ジョーンズ(第二ブリルアン)領域に広がる異方性は依然残留することがわかった。このことは、これまでの電子スピン共鳴によって提案されていたように孤立シリコン空孔が四面体対象性を持つことを支持している。

Vacancy defects detected by positron annihilation

河裾 厚男; Weidener, M.*; Redmann, F.*; Frank, T.*; Sperr, P.*; Kgel, G.*; 吉川 正人; 伊藤 久義; Krause-Rehberg, R.*; Triftshuser, W.*; et al.

Silicon Carbide, p.563 - 584, 2004/00

本報告では、耐放射線性半導体として有望視されている炭化ケイ素(SiC)中の原子空孔型欠陥を陽電子消滅法によって研究した結果について詳述する。立方晶SiCでは主として孤立したシリコン原子空孔が陽電子捕獲サイトとして作用することが見いだされた。六方晶SiC中ではシリコン空孔以外にも炭素空孔が検出される。炭素空孔は比較的低温の熱処理で移動消滅するが、シリコン空孔は1500C程度まで安定に存在することが見いだされた。六方晶SiC中のシリコン空孔のアニール温度は、立方晶SiC中のそれに比べて高いことがわかった。立方晶SiCを用いて、シリコン原子のはじき出しエネルギーが決定され、炭素原子のそれよりも大きな値となることが明らかになった。陽電子消滅で検出される原子空孔型欠陥と深準位過渡応答測定から知られる電子準位との相関を調べ、負電子相関を持つ電子準位がシリコン原子空孔を伴う、複合欠陥であることを突き止めた。

Polytype-dependent vacancy annealing studied by positron annihilation

河裾 厚男; 吉川 正人; 前川 雅樹; 伊藤 久義; 千葉 利信*; Redmann, F.*; Rehberg, R. K.*; Weidner, M.*; Frank, T.*; Pensl, G.*

Materials Science Forum, 433-436, p.477 - 480, 2003/08

これまでの研究では、放射線照射によってSiC中に生成する原子空孔の熱アニールに対する挙動が、多形とともにどのように変化するかは、不明であった。そこで、電子線照射及びヘリウムイオン照射した4H,6H及び3C SiCの原子空孔型欠陥を陽電子消滅で捉え、アニール挙動を調べた。また、消滅線の二次元角相関を測定し、六方晶と立方晶SiC中の主要な原子空孔の幾何学的知見を得た。その結果、電子線照射,ヘリウムイオン照射のいずれであっても3C SiC中の原子空孔は、1000以下のアニールで消失するが、4H,6H SiC中のそれは、1500まで残留することが明らかになった。即ち、3C SiC中の放射線照射損は、4H,6H SiCのそれに比べ、低温のアニールで除去できる。原子空孔の残留量は、3C6H4Hの順に増加することがわかり、Hexagonalityが原子空孔を安定化させる要因となることが示唆された。また、3C-SiC中の原子空孔は、単純な四面体対称をもつのに対し、六方晶中のそれは、C軸配向性をもつことが明らかになり、上の推察を裏付けた。

Illumination effects in irradiated 6H n-type SiC observed by positron annihilation spectroscopy

Redmann, F.*; 河裾 厚男; Petters, K.*; 伊藤 久義; Krause-Rehberg, R.*

Physica B; Condensed Matter, 308-310, p.629 - 632, 2001/12

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(01)00764-5

バルクSiC中には、既に多くの成長欠陥が存在する。これらの欠陥は、結晶の電気的・光学的特性に影響を与えるが、結晶の複雑な熱履歴から、その特定は難しい。そこで本研究では、電子線照射によって素性の知れた欠陥を導入し、陽電子消滅法で、それらの欠陥の性質を調べた。電子線照射により、欠陥濃度の増加が認められた。主たるアニールステージは、10001400Cに現れることがわかった。このアニールステージは、エピ膜を用いた陽電子消滅とDLTS測定で見いだされた原子空孔とE1/E2準位のアニールステージに対応している。光学励起による陽電子消滅実験から、上記の原子空孔に関係する陽電子寿命が、光子エネルギー0.47eVを閾値として変化することが見いだされた。このエネルギーは、E1/E2準位のそれ(0.44eV)ともよく一致している。同時計数ドップラー拡がり測定の結果、観測された原子空孔は炭素原子により囲まれていることが示唆された。すなわち、原子空孔は、シリコン空孔を伴う複合欠陥であると考えられる。

Vacancies and deep levels in electron-irradiated 6 SiC epilayers studied by positron annihilation and deep level transient spectroscopy

河裾 厚男; Redmann, F.*; Krause-Rehberg, R.*; Frank, T.*; Weidner, M.*; Pensl, G.*; Sperr, P.*; 伊藤 久義

Journal of Applied Physics, 90(7), p.3377 - 3382, 2001/10

https://doi.org/10.1063/1.1402144

2MeV電子線照射したn型6H SiCエピ膜中の格子欠陥のアニール挙動を陽電子消滅及びDLTS測定によって研究した。原子空孔型欠陥は、500-700及び1200-1400でアニールされることが見いだされた。内殻電子運動量分布の解析から、後者のアニール過程は、シリコン空孔を含む複合欠陥に起因していることが明らかになった。観測された電子準位のうち、E準位のみが、1000以上において、上記の原子空孔と同様のアニール挙動を示すことが明らかになった。これより、E準位は、シリコン空孔を含む複合欠陥に起源をもつと結論できる。

高温下におけるキャビティ生成・成長の加速・抑制因子; 数値計算による成長シミュレーション

向井 将一; 上野 文義

JNC TN9400 2000-017, 10 Pages, 2000/03

JNC-TN9400-2000-017.pdf:0.58MB

キャビティの生成・成長挙動に関する研究は,クリープ試験により得られた破断後の試験片の破面観察,あるいは中断試験で得られた試料を観察することにより行われることが多いが,結晶粒界上に発生した1ミクロン程度のキャビティの成長挙動を連続観察により経時的に把握することは容易ではない.数値計算によるシミュレーションは観察が困難な材料内部の局所的な挙動を連続的に追跡できるため,キャビティの成長挙動を検討する上で有効な手段となることが考えられる.本研究では,結晶粒界上に発生したキャビティの成長挙動について拡散方程式を用いた数値シミュレーションを試み,表面拡散/粒界拡散,応力等の因子がキャビティの成長におよぼす影響について以下の知見を得た.(1) 粒界拡散が表面拡散に比べ十分大きい場合には,キャビティはき裂形状に遷移する.一方,表面拡散が粒界拡散に比べ十分大きい場合には,キャビティは初期形状を保ちながら成長する.(2)粒界拡散が表面拡散に比べ十分大きい場合には,粒界に作用する垂直応力に誘起された粒界拡散によりキャビティ先端部付近の成長速度が著しく加速される.(3)表面拡散が粒界拡散に比べ十分大きい場合には,キャビティ表面での化学ポテンシャルの分布はほぼ均一であるが,粒界拡散が表面拡散に比べ大きくなるにつれて,キャビティ先端部での化学ポテンシャルの勾配が大きくなる.

中性子照射したLi-Al合金の欠陥状態とトリチウム挙動に関する研究

須貝 宏行

JAERI-Research 99-041, 164 Pages, 1999/07

JAERI-Research-99-041.pdf:6.7MB

トリチウム製造用のLi-Al合金は、相(Al)と相(金属間化合物-LiAl)からなり、-LiAlは多量のLi原子空孔及び置換型の格子欠陥を含む特異な化合物である。本研究では、-LiAl中の格子欠陥によるキャリアの散乱モデルを提案し、このモデルにより、中性子照射前及び後の-LiAlの電気抵抗率を矛盾なく説明した。このデータ解析の過程で、これまで明らかでなかった複合欠陥(Li原子空孔とAl格子点の置換Li原子からなる)の濃度(0.8at%)を求めた。さらに、Li-Al合金中におけるトリチウム挙動を合金中の格子欠陥との関連で明らかにし、Li-Al合金からのトリチウム抽出の温度条件を求め、37TBq(1,000Ci)規模のトリチウム製造に応用した。

同時計数法によるドップラー幅高精度測定

河裾 厚男

放射線, 24(3), p.21 - 28, 1998/00

http://ci.nii.ac.jp/naid/10029792891

2つの検出器を用いた消滅線のドップラー拡がり測定の最近の進展についてレビューする。この同時計数によるドップラー拡がり測定で得られるスペクトルのS/N比は、従来の1つの検出器を用いるものよりも格段に高く、スペクトルから陽電子消滅サイトの元素分析が可能になる。そして、原子空孔に束縛された陽電子の消滅より、原子空孔周りの不純物元素に関する知見が得られる。

Vacancy production by 3 MeV electron irradiation in 6H-SiC studied by positron lifetime spectroscopy

河裾 厚男; 伊藤 久義; 安部 功二*; 岡田 漱平; 大島 武

Journal of Applied Physics, 82(7), p.3232 - 3238, 1997/10

https://doi.org/10.1063/1.365630

室温における3MeV電子線照射による6H-SiC中の電子空孔の生成過程を陽電子寿命測定法と焼鈍実験から求めた。陽電子捕獲率は、照射初期には、電子線照射量に対して直線的に増加する。その後、捕獲率は、照射量の平方根に比例する。線形そして非線形な捕獲率の照射量依存率は、照射下における原子空孔と格子間原子の再結合反応を考えることにより説明される。シリコン空孔と複空孔の合成されたものの捕獲率は、高照射領域では飽和する。炭素空孔に対する捕獲率は、一度最大に達すると逆に減少に転ずる。これらの結果は、照射に伴うフェルミ準位のソフトにより説明できる。軽度照射試料では、空孔-格子間原子に起因するアニール段階が見られたが、重度照射のものでは見られなかった。これらの異なる結果は、格子間原子の長距離移動と原子空孔との再結合による格子間原子の減少によって説明される。