Study of trapping/scattering dynamics of carriers in crystal singularity by means of positron annihilation

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity
• Project/Area Number: 16H06424
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Uedono Akira 筑波大学, 数理物質系, 教授 (20213374)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大島 永康 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (00391889) ; 角谷 正友 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (20293607) ; 石橋 章司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (30356448) ; 奥村 宏典 筑波大学, 数理物質系, 助教 (80756750)
• Project Period (FY): 2016-06-30 – 2021-03-31
• Keywords: 結晶 / 点欠陥 / 空孔型欠陥 / 陽電子消滅 / 陽電子消滅シミュレーション / 光熱偏向分光法

Outline of Final Research Achievements

The purpose of the singularity-structure project is project is to extend crystal science by studying crystal singularity-structures. The purpose of this project is to obtain knowledge of optical and electrical properties of 0D-singularity-structures using positron annihilation, and to contribute to the construction of extended crystallography. Through this project, we have accumulated the know-how to evaluate vacancy-type defects even when using a positron beam with a diameter larger than the size of the singularity-structure. We also succeeded in focusing the positron beam diameter to several hundred micrometers using a high intensity positron beam. In addition, we have demonstrated the effectiveness of photothermal deflection spectroscopy, which enables us to characterize the optical and electrical properties of 0D-singularity-structures by using positron annihilation, photothermal deflection spectroscopy, and emission spectrum analysis.

Free Research Field

陽電子科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本計画研究により、0次特異構造の特性を評価できるようになった。また、陽電子消滅シミュレーションの発達により、新規材料を評価する場合の困難さも低減された。これらの成果により、今後も拡張結晶学の進展に寄与できると考えられる。また、得られた知見を用いて、従来は使用することが難しかったAlNやGa2O3を用いたデバイスを作製、動作させることに成功した。本研究で開発された装置の一部は共用化が行われており、空孔型欠陥の評価に広く使用できるようになっている。また、研究代表者が設置したスタートアップによっても装置群にアクセスすることができ、一般の研究者に対しても寄与できる体制を整えた。