荷電制御による原子操作

本研究は、種々の電子励起効果のうちで、イオン化による荷電状態変化の効果に焦点を絞り、これによる欠陥の生成、局所構造変化、分解、移動など原子移動の機構を実験的・理論的に解明し、それを利用して原子移動を制御することを目的とし、Si, SiO_2,Ge, GaAs, GaN系結晶やデバイス構造中の点欠陥、転位、水素関連欠陥を対象として研究を行い、以下のような知見を得た。1.Si中水素炭素複合欠陥の電子準位の応力依存性を測定し、欠陥の圧電定数を決定した。炭素近傍での水素の局所移動の活性化エネルギーと前置因子に対する水素の同位元素効果と荷電効果を明らかにし、その機構を欠陥電子状態のLCAOモデルを用いて研究した。2.Si中の水素一白金複合欠陥の対称性と欠陥構造を決定した。白金近傍での水素の局所移動に対する荷電効果を研究し、その効果が炭素近傍での運動とは全く逆であることを明らかにした。3.Si中の水素と点欠陥,不純物との複合欠陥を光吸収法により同定し、その性質を研究した。4.SiGe層の上に成長したErドープSiエピ膜中でErに関連した中心の発光スペクトルを観測し、その発光強度がSiエピ膜中に内在する引っ張り応力によって増強することを明らかにした。5.Si, Ge, GaAs中、Si_<1-x>Ge_x/Siヘテロエピ膜中の転位運動に対する水素の影響を検討した結果、水素が転位の電子状態に影響し、それが運動促進効果の原因となることを明らかにした。6.SiO_2中の欠陥の電子状態と構造に対するNドープの効果を理論的に研究した。7.GaN中の水素-マグネシウム・ペアーの安定性が高温での水素プラズマ処理により高くなることを見出した。8.DRAMの漏れ電流に関係する欠陥を電気的検出磁気共鳴(EDMR)法により研究した。

本研究は、種々の電子励起効果のうちで、イオン化による荷電状態変化の効果に焦点を絞り、これによる欠陥の生成、局所構造変化、分解、移動など原子移動の機構を実験的・理論的に解明し、それを利用して原子移動を制御することを目的とし、Si, SiO_2,Ge, GaAs, GaN系結晶やデバイス構造中の点欠陥、転位、水素関連欠陥を対象として研究を行い、以下のような知見を得た。1.Si中水素炭素複合欠陥の電子準位の応力依存性を測定し、欠陥の圧電定数を決定した。炭素近傍での水素の局所移動の活性化エネルギーと前置因子に対する水素の同位元素効果と荷電効果を明らかにし、その機構を欠陥電子状態のLCAOモデルを用いて研究した。2.Si中の水素一白金複合欠陥の対称性と欠陥構造を決定した。白金近傍での水素の局所移動に対する荷電効果を研究し、その効果が炭素近傍での運動とは全く逆であることを明らかにした。3.Si中の水素と点欠陥,不純物との複合欠陥を光吸収法により同定し、その性質を研究した。4.SiGe層の上に成長したErドープSiエピ膜中でErに関連した中心の発光スペクトルを観測し、その発光強度がSiエピ膜中に内在する引っ張り応力によって増強することを明らかにした。5.Si, Ge, GaAs中、Si_<1-x>Ge_x/Siヘテロエピ膜中の転位運動に対する水素の影響を検討した結果、水素が転位の電子状態に影響し、それが運動促進効果の原因となることを明らかにした。6.SiO_2中の欠陥の電子状態と構造に対するNドープの効果を理論的に研究した。7.GaN中の水素-マグネシウム・ペアーの安定性が高温での水素プラズマ処理により高くなることを見出した。8.DRAMの漏れ電流に関係する欠陥を電気的検出磁気共鳴(EDMR)法により研究した。