ワイドバンドギャップ半導体材料・デバイスの照射効果に関する研究

宽禁带半导体材料与器件的辐照效应研究

• 批准号: 10F00802
• 负责人: 大島 武
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00802/
• 关键词: 炭化ケイ素; 電子線照射; 単一発光中心; ダイヤモンド; 炭化ケイ素(SiC); イオン注入; シリコン; ゲルマニウム; 固相エピタキシャル成長

ワイドバンドギャップ半導体である炭化ケイ素(Sic)に着目し、電子線照射を用いた欠陥生成による新たな単一発光中心の探索を行った。具体的な内容を以下に示す。本研究では半絶縁性Sicに1MeVで電子線を照射することで欠陥を導入し、その後、真空中300℃で熱処理を行うことで特定の欠陥の生成(残留)を試みた。その結果、室温においても非常に明るく発光する従来の報告に無い単一発光中心がSic中に形成されることを共焦点顕微鏡によるアンチバンチング測定により確認した。更に、この発光中心のアンチバンチング測定結果を二次の相関関数を用いて解析することで発光の減衰挙動を明らかにした。その結果、発光中心には準安定な状態があり、発光を伴わずに基底状態となる緩和課程が存在することが判明した。哩論計算を行ったところ、この現象は欠陥の特性に起因し、電子のスピン-軌道相互作用によるものと推論できた。また、この発光中心の量子発光効率は70%であることも併せて判明した(30%は非発光での緩和課程)。本研究では、この単一発光中心の構造同定に関する研究も進めた。その結果、正に帯電した炭素空孔(Vc)とSi格子位置をCが置換したCアンチサイト(Csi)の複合欠陥(CsiVc^+)が最有力候補であるという解釈が得られた。これまでの低温でのフォトルミネッセンス評価の報告では、この波長にピークを有する発光は中性のCsiVcに由来すると言われていたが、今回ab intitoと群論を用いた理論計算を行うことでCsiVc^+を提案するに至った。但し、現時点ではC_<Si>Vc^+に完全に構造決定したという訳では無く、欠陥構造の完全同定には詳細な理論的考察を含め、今後の更なる研究が必要であると考える。

A new light emitting center is being explored in the field of semiconductor, electron beam irradiation, etc. Specific contents are shown below. In this study, semi-insulating SiC 1MeV electron beam irradiation was conducted, and the formation of specific defects (residues) was tested after heat treatment at 300℃ in vacuum. Results: Room temperature, very bright light emission, no light emission center, confocal microscope, measurement, confirmation. In addition, the measurement results of the emission center are analyzed by quadratic correlation coefficient, and the attenuation of the emission is also analyzed. As a result, the light emission center is in a quasi-stable state, and the light emission center is in a stable state. Theoretical calculations of the behavior of electrons, the properties of electrons, and the inferences of electron-orbit interactions The quantum light emission efficiency of the light emission center is 70%(30%). This study is aimed at further research on the structural identity of the light emitting center. As a result, the positive charge and carbon void (Vc) and Si lattice position are replaced by C and the compound deficit (CsiVc^+) is the most powerful candidate. This is the first time that we've had a chance to do this. However<Si>, it is necessary to investigate the theory of complete structural determination in the future.

项目成果

Dopant Enhanced Solid Phase Epitaxy in Silicon and Germanium

硅和锗中的掺杂增强固相外延

• 发表时间: 2011
• 作者: B.C.Johnson;T.Ohshima;J.C.McCallu
• 通讯作者: J.C.McCallu

Dopant Effects on Solid Phase Epitaxy in Silicon and Germanium

掺杂剂对硅和锗固相外延的影响

• DOI: 10.1063/1.3682532
• 发表时间: 2012
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: B.C.Johnson;T.Ohshima;J.C.McCallum
• 通讯作者: J.C.McCallum

Fabrication of Single Photon Centres in Silicon Carbide

碳化硅中单光子中心的制造

• DOI: 10.1109/commad.2012.6472328
• 发表时间: 2012
• 期刊: IEEE conference publication, Proceedings of 2012 Conference on Optoelectronic and Microelectronic Materials and Devices (COMMAD 2012)
• 作者: B. C. Johnson;S. Castelletto;T. Ohshima. T. Umeda
• 通讯作者: T. Ohshima. T. Umeda

Preliminary Studies on the Formation of NV Centers in Nano-Diamond

纳米金刚石NV中心形成的初步研究

• 发表时间: 2011
• 作者: B.C.Johnson;S.Sato;D.A.Simpson;T.Ohshima
• 通讯作者: T.Ohshima