イオン照射による半導体表面微細セル構造の自己組織化的形成

离子辐照在半导体表面自组织形成微孔结构

• 批准号: 18860082
• 负责人: 新田 紀子
• 金额: $ 1.06万
• 依托单位: Kochi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18860082/
• 关键词: GaSb; InSb; Ge; イオン照射; 点欠陥; 自己組織化; TEM; SEM

III-V族化合物半導体GaSb, InSb, 元素半導体Geに液体窒素温度でイオン照射すると表面にナノオーダーのセル構造が自己組織化的に形成される。形成される構造は直径が50nm、深さ250nm、壁の厚さ10nmのセルの集合体である(GaSb-60keVSn^+,dose=10^<15> ions/cm^2の場合)。観察されたセル構造は現在のところGaSb, InSb, Geにしか見出されていない。なぜGaSb, InSb, Geにしか形成されないのか?これまでの実験よりセルの形成はイオン照射によって固体内に導入される点欠陥の挙動に支配されていることが示されている。よってこのような構造は、イオン照射条件(点欠陥挙動の条件)、例えば照射温度、照射量、加速電圧を選ぶならば、GaSb, InSb, Ge以外の他の無機物質でも形成される可能性があると考える。GaSb, InSb, Ge以外の新しい系の探索を試みる。今年度はまずイオン照射条件を容易に変化させることができるFIB(集束イオンビーム)を用い、イオン照射を行った。III-V族化合物半導体、II-VI族化合物半導体、元素半導体(Si)について試みたが、GaSb, InSb, Geにしか、表面の変化は見られなかった。次に、III-V族化合物半導体GaNについて、基板温度(液体窒素温度、室温)を変化させ、イオン照射し、表面の評価を行った。照射量が10^<15>ions/cm^2程度ではセル構造は確認できなかった。また、イオン照射条件と形成されるセル構造との関係を調べるために、InSb, Geにおいて実験を行った。これらの実験はGaSbではすでに終わっている。InSbでは大きさの照射量依存はほぼGaSbと同じであったが、セルの形状が丸みを帯びていた。Geではセル形成にはGaSbの2倍の照射量が必要であることが明らかになった。加えて、照射初期にアモルファス層が形成され、その後照射量の増加によりセルが形成する現象が観察された。

当离子被辐照到III-V复合半导体的气体，INSB和GE元素半导体处的液体氮气温度时，纳米级细胞结构是在表面上自组装的。形成的结构是直径为50 nm的细胞组装，深度为250 nm，壁厚为10 nm（对于GASB-60KEVSN^+，剂量= 10^<15> ions/cmm^2）。目前，观察到的细胞结构仅在GASB，INSB和GE中发现。为什么它们仅在煤气，INSB和GE中形成？先前的实验表明，细胞的形成受离子照射引入固体中的点缺陷的行为。因此，如果选择离子照射条件（点缺陷行为的条件），例如辐射温度，辐射量和加速电压，则认为这种结构可能是由除燃气，INSB，ge以外的其他无机材料形成的。试图搜索ASB，INSB和GE以外的新系统。今年，使用FIB（聚焦离子束）进行离子辐射，从而可以轻松更改离子辐照条件。我们已经尝试了III-V组复合半导体，II-VI组化合物半导体和元素半导体（SI），但仅观察到GASB，INSB和GE表面变化。接下来，改变了底物温度（液氮温度，室温），辐照离子并评估表面。当辐照量约为10^<15>离子/cm^2时，无法确认细胞结构。此外，在INSB和GE中进行了实验，以研究离子照射条件与形成的细胞结构之间的关系。这些实验已经通过燃气完成。在INSB中，大小的辐射量依赖性几乎与燃气相同，但细胞形状被舍入圆形。已经揭示出，在GE中，形成细胞的辐射量是燃气的两倍。此外，在辐照开始时形成了无定形层，然后观察到由于观察到辐射量增加而形成的细胞形成的现象。

项目成果

Formation of Cellular Structure on GaSb Surface by Ion-Implantation

通过离子注入在 GaSb 表面形成蜂窝结构

• 发表时间: 2006
• 期刊: The 16th International Microscopy Congress Proceedings 3
• 作者: N.Nitta;M.Taniwaki;Y.Hayashi;T.Yoshiie
• 通讯作者: T.Yoshiie

Fabrication of Nano-Cell Structure on GaSb Utilizing Focused Ion Beam

利用聚焦离子束在 GaSb 上制造纳米电池结构

• 发表时间: 2006
• 期刊: The 16th International Microscopy Congress (IMC16) Proceedings Vol.2
• 作者: H.Uchiyama;N.Matsukura;M.Murakami;S.Tajima;山田 協太;山田協太;山田協太;山田協太;Kyouta YAMADA;山田協太;池尻隆史;山田 協太;山田 協太;岩浅廣大;山本 稔;栗坂昌克;岩浅廣大;N.Nitta;M.Taniwaki
• 通讯作者: M.Taniwaki

Kinetic Monte Carlo simulation of void swelling in GaSb irradiated with Sn at low temperature

低温Sn辐照GaSb中空洞膨胀的动力学蒙特卡罗模拟

• 发表时间: 2007
• 期刊: Nucl. Instrum. Methods B 255
• 作者: T.Yoshiie;N.Nitta;M.Taniwaki
• 通讯作者: M.Taniwaki