A study on a new measurement technique of electron diffusion length in semiconductors using an electron emission mechanism with negative electron affinity

利用负电子亲和势电子发射机制测量半导体中电子扩散长度的新技术研究

• 批准号: 21K04893
• 负责人: 竹内 大輔
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04893/
• 关键词: 拡散長; ダイヤモンド; 負性電子親和力; NEA; ワイドバンドギャップ半導体; 電子放出機構; TPYS; 電子放出; 半導体

Siの5倍のバンドギャップを有するダイヤモンド半導体のキャリヤ寿命や移動度に関する評価は容易ではない。そこで本提案では、他の半導体には無いダイヤモンドの持つ負性電子親和力（NEA）表面を通じた結晶内部からの電子放出現象を利用した新たな非破壊拡散長評価法を構築し、同法を用いた大面積ダイヤモンド半導体の結晶品質評価の高度化を目指す。本評価法により、ダイヤモンド半導体の個体間の定量的比較を容易にし、種々の応用に向けた品質の客観的指標を与えることが出来る。昨年度に(100)Ib型ダイヤモンド基板上にCVD合成し、異なる膜厚の試料のTPYS評価を進め、拡散長等各パラメータを抽出して分析を行うことを目的に、50μmのノンドープCVD厚膜を合成した試料を用い、拡散長見積もりのデータとなるTPYS評価を行った。測定後に、マスク処理を用いて周辺部を残して一定の厚さをICPドライエッチング装置にて削るり、洗浄と共に再び水素化表面を形成して測定を行うことを繰り返した。これを「掘削法」と呼ぶこととする。膜厚の減少に伴うスペクトル変化を追った。結果としては、想定した拡散長より膜厚がまだ厚く、スペクトル変化が観測できなかったため拡散長の見積もりが困難であった。また表面形状の変化も顕著であったため、「掘削法」は課題が多いことが分かった。そこで、1μmを切る薄膜からスタートし、膜の堆積を繰り返して測定する「積層法」を検討した。その結果、スペクトル変化を捉えることが出来、吸収端と光エネルギー依存性から、励起子および電子の情報の分離が可能であることを確認した。結果として、励起子が1.8±0.1μm、電子が3.5±0.5μmと見積もることが出来た。

Si 5 times の の バ ン ド ギ ャ ッ プ を have す る ダ イ ヤ モ ン ド semiconductor の キ ャ リ ヤ life や mobile degrees に masato す る review 価 は easy で は な い. そ こ で this proposal で は, he の semiconductor に は no い ダ イ ヤ モ ン ド の hold つ negative electron affinity (NEA) surface を tong じ た crystallization internal か ら の electronic release phenomenon を using し た new た な not broken 壊 company, taking long review を build し 価 method, with method of を with い た large ダ イ ヤ モ ン ド の semiconductor crystal quality 価 の を mesh refers to す empirically. The evaluation method of 価 に よ り, ダ イ ヤ モ ン ド semiconductor の の quantitative comparison between individual を easy に し, kind of 々 の 応 with に to け た quality index of の guest 観 を and え る こ と が る. Yesterday's annual に type (100), the Ib ダ イ ヤ モ ン ド substrate に CVD synthesis し, different な る film thickness の sample の TPYS review 価 を into め, company, taking long パ ラ メ ー タ を spare し て line analysis を う こ と を purpose に, 50 microns の ノ ン ド ー プ CVD thick film を synthetic し た sample を い, company, taking long see product も り の デ ー タ と な る TPYS reviews Youdaoplaceholder0 lines った. Determination after に, マ ス ク 処 Richard を with い て weeks 辺 department を residual し て certain の thick さ を ICP ド ラ イ エ ッ チ ン グ device に て cut る り, と at に び again を formation on the surface of the water element し て line measurement を う こ と を Qiao り return し た. Youdaoplaceholder0 れを the "excavation method" と hu ぶ ととする ととする. The thickness of the film is reduced by に accompanied by うスペ, ト, and the を is pursued by った. Results と し て は, scenarios し た company, taking long よ り film thickness が ま だ く, ス ペ ク ト ル variations change が 観 measuring で き な か っ た た め company, taking long の see product も り が difficult で あ っ た. The また surface shape <s:1> variation 顕 is the author of であったため, and the research topic of "excavation method" is が with many <s:1> <s:1> とが points and った った. そ こ で, 1 mu m を る film cutting か ら ス タ ー ト し, membrane の accumulation を Qiao り return し て determination す る "horizon" を beg し 検 た. そ の results, ス ペ ク ト ル variations change を catch え る こ と が, suction 収 と light エ ネ ル ギ ー dependency か ら, excitation screwdriver お よ び electronic の intelligence の separation が may で あ る こ と を confirm し た. The results were と て て, the exciton が1.8±0.1μm, the electron が3.5±0.5μm, と, and the product る る とが came out た.

项目成果

Free exciton-derived photo-electron emission from hydrogen terminated n-type diamond

氢封端 n 型金刚石的自由激子衍生光电子发射

• 发表时间: 2022
• 作者: R. Tsukamoto;K. Ikuta;T. Yokota;S. Yamakawa;H. Kato;T. Makino;D. Takeuchi;and S. Shoji
• 通讯作者: and S. Shoji