2000 Fiscal Year Annual Research Report
水素を利用したシリコン中の高温点欠陥研究及び二次欠陥フリー単結晶育成法の開発
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11450001
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| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
末澤 正志 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (00005919)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
深田 直樹 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90302207)
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| Keywords | silicon / hydrogen / oxygen / vacancy / self-interstitial / complex / optical absorption |
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| Research Abstract |
チョクラルスキー法で育成したシリコン(Cz.Siと略記)に水素を添加した後、室温で3-MeVの電子線を照射した後、測定温度約7Kで光吸収を測定した。その結果、各種の点欠陥・不純物複合体を検出した。まず、第一は原子空孔・酸素対である。この対の濃度は電子照射量の3/4乗に比例して増加した。直感的には1乗に比例するはずであり、この依存性の原因は未解決である。一方この対の形成速度は酸素濃度の約1/5に比例した。このような小さな依存性は、原子空孔の拡散が速く、かつ酸素との相互作用が小さくて対形成までの拡散距離が大きいためである。浮遊帯溶融法で育成された場合(Fz.Siと略記)と異なり、原子空孔・水素分子複合体はほとんど形成されなかった。これは、酸素濃度が水素分子濃度より約2桁大きいためである。一方、格子間原子・水素分子複合体濃度はFz.Siのばあいより大きかった。これは、格子間原子が対消滅する原子空孔が、酸素と対を形成するためであると考えられる。ドーパント依存性及び照射量依存性から、1870及び1953cm^<-1>ピークがI_2H_2及びI_3H_2(I:格子間原子)という大きな複合体によるものであると同定できた。
等時焼鈍実験をして複合体の安定性を研究した。その結果、原子空孔・酸素対が100℃付近より高温側で消滅し、それと同時に2126及び2152cm^<-1>に新しい吸収ピークが出現した。これらは、原子空孔・酸素対と水素分子の複合体による吸収ピークであると考えられる。何故なら、Fz.Siで見いだされている原子空孔・水素分子複合体による吸収ピーク2122及び2145cm^<-1>ピークに近いからである。
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[Publications] M.Suezawa: "Formation of defect complexes by electron-irradiation of hydrogenated crystalline silicon"Physical Review. B63. 035201-1-035201-7 (2001)
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[Publications] M.Suezawa: "Hydrogen-related complexes formed by electron-irradiation of hydrogenated silicon"Physical Review. B63. 035203-1-035203-6 (2001)
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[Publications] N.Fukata and M.Suezawa: "Formation energy of vacancy determined via optical absorption due to vacancy-hydrogen complex in quenched silicon"Proc.3rd Intnl.Sympo.Advanced Sci.and Tech.Silicon Mater.. 130-135 (2000)
