シリコン中の希土類元素による発光過程に関する基礎的研究

硅中稀土元素发光过程的基础研究

• 批准号: 01550245
• 负责人: 中嶋 堅志郎
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01550245/
• 关键词: シリコン; 希土類元素; エルビウム; レ-ザ照射; 不純物ド-プ; フォトルミネセンス; 過渡容量法

1.パルス色素レ-ザ照射による不純物ド-プの検討:シリコン基板上にEr薄膜(約100nm)を真空蒸着し、これをクライオスタットに固定したのちEr膜上からパルス色素レ-ザを1発照射した。(照射条件:パルス幅0.5μs、エネルギ-密度1.8〜1.9J/cm^2、波長584nm、圧力6x10^<-4>P、室温照射)用いたレ-ザ・エネルギ-の範囲では基板シリコンは溶融しないことを確認している。上記試料を大気中で照射したとき、Erと共に0がほとんど同じ領域に導入され、照射直後、および1000℃迄のアニ-ル後でもErによる発光は認められなかった。Erの酸化物が形成されたためと考えられる。真空中で照射した試料ではAESによるErの検出限界以下であった。SIMS分析の結果、基板表面でSi原子数の約10^<-4>、指数関数様の濃度分布をしていることが判明した。2.不純物中心の電気的諸物性の測定:備品として購入したダブル・パルス発生器を用いてDLTS測定を行なった。P基板には不純物によるもの以外にErによるエネルギ-準位は見出だせなかった。N形基板の場合、Er中の不純物(Feなど)による準位の他にErをド-プした試料のみにEcー0.24eV(σ_n=1x10^<-16>cm^2)に準位が形成されるが、さらに検討を要する。3.不純物中心からの発光特性の測定:上記の条件でN基板にErを真空中(6x10^<-4>p)でド-プした試料にはドナ-の束縛励起子によるフォノン・サイドバンド(1.092、1.149eV)以外発光は認められない。窒素雰囲気中で赤外ランプアニ-ル(700〜900℃)した試料において、液体He温度でErの4f電子の遷移による発光(1.58μm)を観測することに成功した。レ-ザ照射によるErド-プしたSiから発光が観測されたのは本実験が世界で最初のものである。800℃のアニ-ル後束縛励起子の強度と同程度の発光が認められるが、レ-ザ照射エネルギ-、パルス数、アニ-ル・パタ-ンなどド-プ法の最適化に向けた実験が必要である。

1. Irradiation of impurities on Er thin film (about 100nm) on substrate by vacuum evaporation, and irradiation of impurities on Er thin film by irradiation. (Irradiation conditions: amplitude 0.5μs, density 1.8 ~ 1.9 J/cm^2, wavelength 584nm, pressure 6x10^<-4>P, room temperature irradiation) Note that the sample is irradiated at a high temperature and is introduced into the same field at a high temperature. After irradiation, it is irradiated at a high temperature and is recognized at a high temperature. Er and acid compounds are formed. The sample is irradiated in vacuum and the AES is detected below the limit. The results of SIMS analysis show that the number of Si atoms on the surface of the substrate is about 10^<-4>, and the concentration distribution of exponential correlation number is about 10 ^. 2. Determination of electrical properties of impurity centers: preparation of raw materials and preparation of DLTS measurements P substrate impurity detection and detection In the case of N-shaped substrates, a level of Ec-0.24eV(σ_n=1x10^ cm^2) can be formed for the impurity (Fe) in Er and other Er <-16>samples. This will be discussed. 3. Measurement of luminescence characteristics of impurity center: Under the above conditions, the luminescence characteristics of samples other than N substrate Er in vacuum (6x10^<-4>p) and bound excitation (1.092, 1.149eV) were determined. The emission of 4f electrons from the sample at 700 ~ 900℃ and liquid He temperature was successfully measured at 1.58μm. The first time in the world, the first time in the world, the first time in the world. It is necessary to optimize the intensity and brightness of the 800℃ post-confinement excitation with the same degree of illumination.

项目成果

Kenshiro NAKASHIMA: "Pulsed Laser Irradiation Doping of Er in Silicon(発表予定)" Jpn.J.Appl.Phys.

Kenshiro NAKASHIMA：“硅中铒的脉冲激光辐照掺杂（待提交）”Jpn.J.Appl.Phys。