A study of the activation mechanism of implanted impurities and control of point defect in group III nitrides

III族氮化物注入杂质激活机制及点缺陷控制研究

• 批准号: 21H01826
• 负责人: 上殿 明良
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01826/
• 关键词: III属窒化物半導体; イオン注入; 点欠陥; 陽電子消滅; フォトルミネッセンス; II属窒化物半導体; 不純物活性化; III族窒化物半導体

本研究では、半導体デバイスとして使用されるIII属窒化物半導体のイオン注入により導入された点欠陥の同定とその焼鈍挙動を、点欠陥を直接検出することができる手法である陽電子消滅、また、フォトルミネッセンス、カソードルミネッセンス法、電気的特性評価等により研究する。得られた結果から、窒化物半導体の点欠陥の挙動、各種ドーパントとの相互作用を解明することが本研究の目的である。また、ドナー、アクセプターとして機能する原子だけでなく、活性化を阻害ないしは促進すると考えられている元素についてもイオン注入を行い、欠陥の回復過程にどのような影響を与えるかを調べる。陽電子は物質中に入射すると電子と消滅しγ線が放出される。γ線のエネルギーはE=mc2で与えられ約511 keVとなるが、消滅前の電子の運動量によりドップラー効果が生じそのエネルギーが変化する。一方、陽電子は，原子核とのクーロン反発力のため，空孔型欠陥に捕獲される可能性がある。空孔中の電子運動量分布と完全結晶中の電子運動量分布は異なるため、消滅γ線のエネルギー分布を測定することにより空孔型欠陥を検出する。空孔中では電子密度が格子間位置に比較して低いことから、陽電子の消滅率は低下する。よって、陽電子の寿命を測定することでも空孔型欠陥を検出できる。陽電子消滅計算シミュレーションの結果と実験結果を比較することにより、空孔型欠陥の種類（サイズ、不純物との複合状態等）についての詳しい情報が得られる。本研究により、陽電子消滅と他の欠陥に敏感な手法を組み合わせることにより、III属窒化物半導体のイオン注入欠陥の特性を明らかにし、イオン注入によるIII族窒化物デバイスプロセスの発展に貢献したい。

This study で は, semiconductor デ バ イ ス と し て use さ れ る III is smothering compound semiconductor の イ オ ン injection に よ り import さ れ た point owe 陥 の with fixed と そ の 焼 blunt point 挙 を, owe 陥 を 検 directly す る こ と が で き る gimmick で あ る positron elimination, ま た, フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス, カ ソ ー ド ル ミ ネ ッ セ ン ス method, the characteristics of electric 気 reviews Youdaoplaceholder0 et al. Youdaoplaceholder1 によ studied する. Results have ら れ た か ら, smothering compound semiconductor の point owe 陥 の 挙 dynamic and various ド ー パ ン ト と の interaction を interpret す る こ と が の purpose this study で あ る. ま た, ド ナ ー, ア ク セ プ タ ー と し て function す る atomic だ け で な く, activeness を resistance against な い し は promote す る と exam え ら れ て い る element に つ い て も イ オ ン injection line を い, owe 陥 の reply process に ど の よ う な influence を and え る か を adjustable べ る. In a substance, に incident すると electrons と eliminate <s:1> gamma rays が release される. Gamma line の エ ネ ル ギ ー は E = MC2 で and え ら れ about 511 keV と な る が, eliminate the former の electronic の exercise に よ り ド ッ プ ラ ー unseen born fruit が じ そ の エ ネ ル ギ ー が variations change す る. One side, the positron と, the atomic nucleus と <s:1> ロ ロ ロ ロ counterforce <s:1> ため, the hole-type lacks 陥に capture される possibility がある. の electronic exercise distribution in an empty hole と crystallization は の electronic exercise distribution in completely different な る た め, eliminate the gamma の エ ネ ル ギ ー disturibution を す る こ と に よ り empty groove owe 陥 を 検 out す る. The electron density in the empty holes is が, the intercellular position is に, the <s:1> て is low, the <s:1> と と ら ら is low, the <s:1> extinction rate of positron is <s:1> low する. Youdaoplaceholder0, the <s:1> lifetime of the anode electron を is determined to be する とで とで. The hole type is lacking 陥を検 and で る る. Positron elimination calculation シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と の results be 験 results を す る こ と に よ り, empty groove owe 陥 の species (サ イ ズ, impurity content と の composite state, etc.) に つ い て の detailed し い intelligence が ら れ る. This study に よ り, eliminate と の he owed positron 陥 に sensitive な gimmick を group み close わ せ る こ と に よ り, III smothering compound semiconductor の イ オ ン injection owe 陥 の features を Ming ら か に し, イ オ ン injection に よ る III clan smothering compound デ バ イ ス プ ロ セ ス の 発 exhibition に contribution し た い.

项目成果

Effects of Hydrogen Incorporation on Mg Diffusion in GaN‐Doped with Mg Ions via Ultra‐High‐Pressure Annealing

超高压退火掺氢对镁离子掺杂 GaN 中镁扩散的影响

• DOI: 10.1002/pssb.202200235
• 发表时间: 2022
• 期刊: physica status solidi (b)
• 作者: Narita Tetsuo;Uedono Akira;Kachi Tetsu
• 通讯作者: Kachi Tetsu

Atomic resolution analysis of extended defects and Mg agglomeration in Mg-ion-implanted GaN and their impacts on acceptor formation

镁离子注入 GaN 中扩展缺陷和镁团聚的原子分辨率分析及其对受主形成的影响

• DOI: 10.1063/5.0097866
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Kano Emi;Kataoka Keita;Uzuhashi Jun;Chokawa Kenta;Sakurai Hideki;Uedono Akira;Narita Tetsuo;Sierakowski Kacper;Bockowski Michal;Otsuki Ritsuo;Kobayashi Koki;Itoh Yuta;Nagao Masahiro;Ohkubo Tadakatsu;Hono Kazuhiro;Suda Jun;Kachi Tetsu;Ikarashi Nobuyuki
• 通讯作者: Ikarashi Nobuyuki

aN への Mg イオン注入により形成される結晶欠陥の原子分解能分析

Mg离子注入aN形成晶体缺陷的原子分辨率分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 趙康,紀平俊矢,小林篤,上野耕平,藤岡洋;大築立旺，狩野絵美，片岡恵太，埋橋淳，櫻井秀樹，上殿明良，成田哲生，K. Sierakowski，M. Bockowski，小林功季，大久保忠勝，宝野和博，加地徹，五十嵐信行
• 通讯作者: 大築立旺，狩野絵美，片岡恵太，埋橋淳，櫻井秀樹，上殿明良，成田哲生，K. Sierakowski，M. Bockowski，小林功季，大久保忠勝，宝野和博，加地徹，五十嵐信行

陽電子消滅を用いた材料の欠陥，自由体積の検出

使用正电子湮灭检测材料中的缺陷和自由体积

• 发表时间: 2022
• 作者: Akifumi Asahara;Atsushi Sugita;Kaoru Minoshima;上殿明良
• 通讯作者: 上殿明良

GaNへの Mgイオン注入により形成される結晶欠陥とMg凝集のアクセプタ形成に与える影響

Mg离子注入GaN形成的晶体缺陷及Mg聚集对受主形成的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 山田 泰弘;中村 亮佑;後藤 直樹;毛利 真一郎;出浦 桃子;荒木 努;紀平俊矢,前田亮太,小林篤,上野耕平,藤岡洋;狩野絵美，大築立旺，片岡恵太，埋橋淳，櫻井秀樹，上殿明良，成田哲生，K. Sierakowski，M. Bockowski，小林功季，大久保忠勝，宝野和博，加地徹，五十嵐信行
• 通讯作者: 狩野絵美，大築立旺，片岡恵太，埋橋淳，櫻井秀樹，上殿明良，成田哲生，K. Sierakowski，M. Bockowski，小林功季，大久保忠勝，宝野和博，加地徹，五十嵐信行