PIXE法を用いたGaAs半導体中の注入元素の濃度と位置の決定法の研究

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GaAs半導体は種々の元素を注入してその電子的特性が検討されている.注入元素は多種類であるばかりでなく,注入量も広い濃度範囲に及んでいる。半導体では注入元素の種類,量,給晶格子中の位置が大きく電子的特性に影響する。本研究ではPIXE法を用いて直接的、簡便なGaAs半導体中の注入元素の濃度の定量法を開発した。実験はGaAsーIn半導体結晶を粉末にし,10μm厚のマイラ-膜に塗布しタ-ゲットとし東北大学サイクロトロン・RIセンタ-の3MeVプロトンビ-ムを照射し,Si(Li)検出器で発生する特性X線を検出し,注入元素のIn濃度の定量を行なった。GaAs半導体の様に低原子番号元素中に中重元素が微量存在する場合には,低原子番号元素のX線を吸収体で減衰しないと正確な定量が不可能となることを認めた。吸収体として銅箔(50μm)を用いた。そのため発生するCuKαX線の妨害を避けるためGaKβ,AsKα二重線からGaKβをピ-ク分離を行ないGaの濃度の定量を行なった。In濃度0.06〜0.81重量%のGaAsーIn半導体の定量を行い,In濃度とInKαX線計数値の間に直線の検量線を作成した。GaAs半導体中の注入元素Inの位置は〈1,1,1〉,〈100〉,〈110〉結晶面で切り出した結晶と結晶面を等方的にした粉末のタ-ゲットでX線の計数値を比較した。結晶面で切り出した結晶をビ-ムに対して回転したときに角度により有意の差を認めた。しかし,正確なGaAs半導体中のInの位置の決定にはマイクロビ-ムを用いたチャンネリング測定装置が必要であると結論した。