2019 Fiscal Year Annual Research Report
Realization of a method to visualize the distribution of threading dislocations and point defects in semiconductor crystals
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18K19028
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小島 一信 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (30534250)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷川 智之 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90633537)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 窒化ガリウム / 全方位フォトルミネセンス / 多光子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
省エネルギー・持続可能な社会を実現するために、高効率な太陽電池や照明用素子の実用化、さらには電気自動車や鉄道向けのパワートランジスタの高性能化・高信頼化が必須である。こうした高性能・高信頼素子の開発に向け、窒化物半導体やペロブスカイト半導体は極めて魅力的な材料である。一般的に、太陽電池や半導体発光素子の効率低下、トランジスタのオン抵抗や各種半導体素子におけるリーク電流の増大は、半導体単結晶の完全性を乱す結晶欠陥に起因する。昨今の結晶成長技術の向上の恩恵を受け、このような結晶欠陥の密度は減少傾向にあるが、わずかに残る結晶欠陥が素子の特性を大きく劣化させている例は多い。この問題に対し代表者らは、積分球を用いた全方位フォトルミネセンス法に基づく発光量子効率の絶対定量による結晶性評価技術と多光子吸収顕微鏡による3次元発光イメージング技術とを融合し、貫通転位や点欠陥の空間分布を定量評価できる欠陥透視装置を開発することを目標に研究を進めた。
本年度は、積分球分光系に顕微鏡を接続した欠陥透視装置の構築に成功した。また、多光子吸収顕微分光により得られる発光スペクトルデータの物理的な解釈を深めるため、当初予定していなかった時間分解多光子吸収顕微分光をも行った。その結果、試料の表面近傍を励起した場合と表面から遠い試料内部を励起した場合とを比較すると、発光減衰寿命に顕著な差が生じることが明らかとなり、表面再結合とバルク結晶における再結合の程度を切り分けられる可能性を見出した。
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