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: 02650220
• 负责人: 中嶋 堅志郎
• 金额: --
• 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: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02650220/
• 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

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^<ー4>P、室温照射)照射直後の77Kでのフォトルミネセンス(PL)測定(アルゴン・イオンレ-ザ、514.5nmにより励起)では、バンド端の発光以外何ら認められなかった。1.2〜2.1J/cm^2の範囲のエネルギ-密度を照射したn形FZSiでは、アニ-ル温度700〜750℃(窒素ガス雰囲気、500〜900℃、各温度15分等時アニ-ル)でErが関与する1.54μmの発光が最大となることが明らかとなった。同様の測定をn形CZーSiについて行なったところ、酸素析出に起因すると考えられる転移によるブロ-ドな発光が1.54μmに現われ、Er関連の発光と分離することが不可能であった。1.8,2.1J/cm^2照射したnーFZーSiの700℃における等温焼鈍では約20分でEr発光強度は最大となり、その後ゆるやかに減少する。p形試料についての初期的な実験によると、n形試料に比べて、発光強度は小さい。Erを蒸着した試料を1200℃、24時間真空中で熱処理した試料では、顕著な発光線を何ら見出だせなかった。以上より、レ-ザ照射によるErド-プの原因として、(1)照射により発生した温度勾配によるストレス、(2)強励起によるボンド・ウイ-クニング等が考えられる。4.2Kでの分解能を上げたPL測定によると、1.54μm以外に1.65μmを中心にブロ-ドなサイドバンドが観測され、これらの発光線が立方晶位置のErによる発光であると推論した。1.54μmの発光強度は励起アルゴン・イオンレ-ザパワ-の約1/2乗に比例し、発光が2分子反応で生じていること示唆している。光学活性なEr原子の場所分布の測定は現在進行中である。本方法で得られたErの発光強度は励起子の関与した発光に比べて1/40程度であり、デバイス化へ向けてEr濃度の増加法を検討する必要がある。

Impurity of the dye is irradiated by vacuum evaporation of Er thin film (about 100nm) on the substrate. Impurity of the dye is irradiated by vacuum evaporation of Er thin film on the substrate. (Irradiation conditions: amplitude 0.5μs, density 1.8 ~ 1.9 J/cm^2, wavelength 584nm, pressure 6x10^<-4>P, room temperature irradiation) After irradiation at 77K, the fluorescence (PL) measurement (excitation at 514.5 nm) was carried out. 1.2 ~ 2.1J/cm^2 Range of light emission-Density of radiation-Temperature 700 ~ 750℃(Temperature 500 ~ 900℃, 15 minutes at each temperature)-Maximum light emission of 1.54μm. For the same reason, it is impossible to determine the cause of n-type CZ-Si precipitation and acid precipitation. 1.8, 2.1 J/cm^2 irradiation n-FZ-Si 700℃ isothermal burn-out about 20 minutes, Er emission intensity maximum, after which it decreases. P-shaped specimen has lower light intensity than N-shaped specimen, and P-shaped specimen has lower light intensity. When the sample is steamed at 1200℃ for 24 hours, the sample is heat treated in vacuum. The reasons for the above are as follows: (1) Irradiation, temperature adjustment,(2) Forced excitation, etc. 4.2K decomposition energy is measured at PL, 1.54μm away from 1.65μm at the center, and the emission light is measured at cubic crystal position. 1.54μm emission intensity is about 1/2 of the excitation intensity, and the emission intensity is about 2 molecules. The determination of the atomic site distribution of Er in optical activity is in progress. The method obtained by the invention has the advantages that the emission intensity of Er is 1/40 of the excitation intensity and the emission intensity is 1/40 of the excitation intensity and the emission intensity is 1/40 of the excitation intensity.

项目成果

Kenshiro NAKASHIMA,Hiroaki YOKOYAMA: "ErーDoping in Silicon by Pulsed Laser Irradiation" 16th International Conference on Defects in Semiconductors,July 22ー26,1991.

Kenshiro NAKASHIMA、Hiroaki YOKOYAMA：“通过脉冲激光辐照在硅中掺杂铒”第 16 届国际半导体缺陷会议，1991 年 7 月 22-26 日。