温度可変ラマン分光法によるSiGe混晶の微視的な熱伝導機構解明に関する研究

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シリコンゲルマニウム(SiGe)混晶の微小領域における温度測定を確立すべく、高エネルギー(ラマンシフト)分解能を有する顕微ラマン分光装置を用い、SiGeラマンスペクトルの温度可変測定を実施した。前年度に引き続きラマンシフトと温度の関係を具体的に導出することを目的に、顕微ラマン分光装置に温度可変ステージを搭載し、SiGeのラマンシフトと温度の関係(dω/dT)を明らかにした。室温から300℃の範囲ではdω/dTは線形関係を有することが分かり、温度上昇に伴いラマンスペクトルが低エネルギー(低波数)側にシフトすることを確認した。今年度は高Ge組成も含む全Ge組成の単結晶バルクSiGeのラマン分光分析を検討し、光学モードであるSi-Si、Si-Ge、Ge-Ge振動モードのラマンシフトと温度の関係の比較検討を実施した。実験に用いた試料はチョクラルスキーおよび飽和溶融帯移動法で作製された単結晶バルクSiGeである。また、前年度の結果を踏まえつつ温度可変ラマン分光分析を行った結果、全振動モードのdω/dTはGe組成に概ね依存せず、各振動モード特有の一定値を有することが明らかになった。これら光学モードに加え、混晶由来の局在振動モードについてもラマンスペクトルの温度依存性導出を試み、SiGe混晶特有の局在振動モードに関する温度依存性算出も試みた。高Ge組成単結晶バルクSiGeに対し、レーザパワー掃引ラマン分光法と本研究で導出したdω/dTを組み合わせることで孤立原子およびSi-Si、Si-Geペアの局在振動モードがどのような挙動を示すかを詳細に検討を行った。