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論文

Characterization of defects in silicon carbide irradiated with high energy particles

伊藤 久義; D.Cha*; 磯谷 順一*; 河裾 厚男; 大島 武; 岡田 漱平; 梨山 勇

Proceedings of 3rd International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application, p.28 - 33, 1998/00

電子線や原子炉中性子を照射した六方晶炭化珪素(6H-SiC)半導体単結晶における欠陥の構造とアニール挙動を電子スピン共鳴(ESR)法を用いて調べた。照射n型6H-SiCにおいては、照射欠陥に起因する3種類のESR信号(NA,NB,NC)を見い出した。一方、照射p型6H-SiCでは、2種類のESR信号(PA,PB)が検出された。解析の結果、NA及びPA信号は同一の欠陥(Si単一空孔)に起因することが解った。NB,NC信号は、電子スピン2個の微細相互作用により説明でき、各々Si空孔-格子間原子対、二重空孔に起因すると推測される。PB信号については、$$^{29}$$Si核スピンとの超微細相互作用による構造が観測された。角度依存性等の解析の結果より、PB中心はC単一空孔であると結論できる。また、等時アニールの結果、NB,NC中心は各々約800$$^{circ}$$C、約200$$^{circ}$$C、PB中心は約150$$^{circ}$$Cで消失することが解った。

論文

Study of defects in radiation tolerant semiconductor SiC

伊藤 久義; 河裾 厚男; 大島 武; 吉川 正人; 梨山 勇; 奥村 元*; 吉田 貞史*

JAERI-Conf 97-003, p.253 - 255, 1997/03

耐放射線性SiC半導体中の点欠陥に関する知見を得るために、改良Lely法で作製したSiC単結晶に3MeV電子線を照射し、照射試料の電子スピン共鳴(ESR)測定を行った。1$$times$$10$$^{18}$$ e/cm$$^{2}$$照射型n型6H-SiCのESR測定の結果、スピン状態S=1を有すると考えられるESR信号(g値は異方性有: 2.003$$sim$$2.008)を見い出した。微細相互作用テンソルDに関しては、c軸対称で、主値としては$$|D|$$=3.96 $$times$$ 10$$^{-2}$$ cm$$^{-1}$$なる値が100Kにおいて得られた。この結果から、本ESR中心における2個の電子スピンはc軸方向にそって配置し、その平均距離は4.04${AA}$であると考えられる。欠陥構造については、c軸方向に配列した空孔対がひとつの可能性として考えられる。また照射試料の等時アニールの結果、この欠陥のアニールステージは約800$$^{circ}$$Cであることが解った。

論文

Characterization of defects in hot-implanted 3C-SiC epitaxially grown on Si

伊藤 久義; 青木 康; 大島 武; 吉川 正人; 梨山 勇; 奥村 元*; 吉田 貞史*

Silicon Carbide and Related Materials 1995 (Institute of Physics Conf. Series,No. 142), 0, p.549 - 552, 1996/00

化学気相成長法によりSi上にエピタキシャル成長させて作製した立方晶シリコンカーバイド(3C-SiC)単結晶に、室温から1200$$^{circ}$$Cの温度領域で窒素(N$$_{2+}$$)、アルミニウム(Al$$^{+}$$)をイオン注入し、注入後3C-SiC中に残存する欠陥を電子スピン共鳴(ESR)、光励起発光(PL)、シート抵抗測定法を用いて調べた。この結果、800$$^{circ}$$C以上の高温注入により、残留する常磁性欠陥(g~2.0030)が極めて低減できることが解った。また、高濃度Al$$^{+}$$注入(注入量≧10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$)の場合は、Al凝集に関係すると推測される新たな常磁性欠陥(g~2.0035)が形成されることを見い出した。さらに、Nを高温注入後1660$$^{circ}$$Cまでのアニールを行った結果、シート抵抗が低下し、注入N不純物が電気的に活性化することが示された。また、アニールによる常磁性欠陥(g~2.0030)の低減が観測され、この欠陥は電子捕獲中心として働くことが示唆された。その他本論文では、発光中心として働く残留欠陥等も論述する。

論文

Hot-implantation of nitrogen and aluminumions into SiC semiconductor

伊藤 久義; 大島 武; 青木 康; 吉川 正人; 梨山 勇; 奥村 元*; 吉田 貞史*

14th Symp. on Materials Science and Engineering, Research Center of Ion Beam Technology, Hosei Univ., 0, p.147 - 150, 1995/00

化学気相生長法によりSi基板上にエピタキシャル成長させて作製した立方晶炭化ケイ素(3C-SiC)単結晶に室温から1200$$^{circ}$$Cの温度範囲で窒素(N$$_{2+}$$)、アルミニウム(Al$$^{+}$$)をイオン注入(加速エネルギー200keV)し、1660$$^{circ}$$Cまでのアニールを行い、残留する欠陥と注入不純物の電気的活性化を電子スピン共鳴(ESR)、光励起発光(PL)、シート抵抗測定により調べた。1000$$^{circ}$$CでN$$_{2+}$$を注入した試料のアニールにより、注入後残存する常磁性欠陥(g~2.0030)量が減少し、シート抵抗が低下する結果が得られ、g~2.0030欠陥が電子捕獲中心として働くことが示唆された。またAl$$^{+}$$注入試料のESR測定より、注入量が約10$$^{15}$$Al$$^{+}$$/cm$$^{2}$$以上では新たな欠陥(g~2.0035)が形成されることが解った。さらに、Al$$^{+}$$及びN$$_{2+}$$注入試料のPLスペクトルの比較から、g~2.0035欠陥は非発光中心として働くと推測される。

論文

Characterization of defects in hot-implanted $$beta$$-SiC

伊藤 久義; 青木 康; 吉川 正人; 梨山 勇; 奥村 元*; 吉田 貞史*

13th Symp. on Materials Science and Engineering, Research Center of Ion Beam Technology, Hosei Nniv., 0, p.75 - 80, 1994/12

立方晶シリコンカーバイド($$beta$$-SiC)への高温注入技術を確立する上で重要な注入欠陥に関する情報を得るために、イオン注入$$beta$$-SiC試料の電子スピン共鳴(ESR)及びフォトルミネッセンス(PL)測定を行った。ESR測定の結果、N$$_{2+}$$やAl$$^{+}$$を室温で$$beta$$-SiCに注入した場合高密度欠陥形成を示す等方的ESR信号(g~2.003)が得られた。注入温度を上昇させるとこの欠陥量は減少し、800$$^{circ}$$C以上ではほぼ一定の値を示した。注入温度800$$^{circ}$$Cは$$beta$$-SiC中の単一空孔が移動・消滅する温度に対応する。また、注入温度の上昇による注入層の結晶性回復を示す結果がPL測定からも得られた。PL測定からは、更に、約1000$$^{circ}$$C以上の高温注入においては注入層に点欠陥(発光中心D$$_{1}$$及びD$$_{2}$$)が形成されることが解った。注入後の残留欠陥を低減し、注入不純物の電気的活性化をすすめるためには、注入条件の最適化が必要となる。

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