水素分子形成制御ドーピングによるシリコン結晶中自己修復機能発現に関する研究

可控掺杂氢分子形成在硅晶体中表达自修复功能的研究

基本信息

批准号：
14750002
负责人：
深田直樹
金额：
$ 1.92万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750002/
关键词：
水素分子シリコン結晶非平衡ドーピング欠陥修復

项目摘要

水素分子形成制御ドーピングを可能にするために前年度までに非平衡水素原子導入装置を開発した。今年度は、この装置により作製された水素分子添加シリコン結晶に電子および中性子照射を行い、照射に対する耐性、つまり、水素分子による欠陥修復能を検証した。以下に、具体的な成果を示す。水素分子による欠陥修復能試験1)キャリアへの影響水素分子添加及び無添加のシリコン結晶に照射を行い、照射によるキャリア密度の減少に対する水素分子の抑制効果をホール測定により調べた。通常、照射によって結晶中に欠陥が導入されると、その欠陥が禁制帯中に深い準位を形成し、そこにキャリアが補償されるため、電気的に活性なキャリア濃度は減少する。しかしながら、予め水素分子を添加したシリコン結晶では、照射によるキャリア密度の減少を大幅に低減することが出来た。2)分光的手法による欠陥修復ダイナミクスの解明水素分子による欠陥修復のダイナミクスを明確にするために、次の実験を行った。照射により誘起された欠陥が水素分子と結合し、電気的に不活性になると、水素分子の振動スペクトル強度が減少し、代わって欠陥内に捕捉された水素の局在振動によるスペクトルが観測される。そこで、照射後に観測されるこの変化を、低温でのフーリエ変換赤外吸収測定およびラマン散乱測定を用いて詳細に調べた。その結果、水素と欠陥(空孔型欠陥と格子間型欠陥の両方)の複合体に起因した多数の振動ピークを観測することが出来た。また、水素によって不活性化されなかった欠陥の有無について電子スピン共鳴装置を用いて調べた結果、水素分子添加シリコン結晶においては、欠陥のスピン密度が極端に低減されていることがわかった。以上の結果から、照射損傷に対する水素分子の欠陥修復への有効性を示すことが出来た。

直到上一年，开发了一个非平衡氢原子引入装置，以实现氢分子形成的控制掺杂。今年，用电子和中子辐照了使用该装置产生的氢硅晶体，以验证对辐射的耐药性，即它们通过氢分子修复缺陷的能力。具体结果如下所示。使用氢分子的缺陷维修能力测试1）加入对载体氢分子的影响并辐照添加的无硅晶体，并通过Hall测量研究了抑制氢分子对辐照载体密度的还原的影响。通常，当通过辐照将缺陷引入晶体时，缺陷在禁忌带中形成深层水平，并在其中补偿了载体，从而导致电活动载体浓度降低。但是，在提前添加的氢分子的硅晶体中，由于照射引起的载体密度的降低可显着降低。 2）通过光谱技术阐明缺陷修复动力学，以阐明通过氢分子修复缺陷修复的动力学，进行了以下实验。当辐射诱导的缺陷与氢分子结合并发出电惰性时，氢分子的振动光谱强度降低，而是观察到由于缺陷夹在缺陷中的氢气振动而引起的光谱。因此，在低温下，使用傅立叶变换红外吸收和拉曼散射测量详细检查了辐照后观察到的这种变化。结果，观察到由氢和缺陷（空置和间质缺陷）引起的许多振动峰。此外，使用电子自旋共振装置研究了未被氢灭活的缺陷的存在或不存在，发现在氢分子添加的硅晶体中，缺陷的自旋密度极低。上述结果表明，氢分子在修复抗辐射损伤的缺陷中的有效性。