2022 Fiscal Year Annual Research Report
Nondestructive measurement of crystal defects using multiphoton excitation photoluminescence
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20H02640
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
谷川 智之 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90633537)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 多光子顕微鏡 / 多光子励起フォトルミネッセンス / 転位 / 三次元イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和４年度は，ダイヤモンド，Ga2O3，GaNに対して欠陥のイメージングを試みた．ヘテロエピタキシャル成長させたダイヤモンド結晶に波長1030 nmの超短パルスレーザを照射すると，二光子励起による禁制帯内励起を介してフォトルミネッセンス光が発生した．ピーク波長とスペクトル形状から，主たる発光が転位に由来した波長475 nm付近のBand-A発光，窒素－空孔中心（NV0）に由来した波長575 nm付近の発光であることが認められた．これらの発光に対して三次元イメージングを取得したところ，Band-A発光像において転位を可視化することができた．また，NV0発光像では結晶内の窒素濃度の不均一に由来した帯状の発光が見られた．これらの発光像を重ねることで，マクロステップの進行に伴い窒素濃度の増大と転位の屈曲が同時に起こっていることが分かった．Ga2O3のイメージングでは，ナノパイプ由来する特有のコントラストを観察できた．3次元像からナノパイプの直径や長さ，配列などの特徴量を取得できた．また，基板内のナノパイプとエピ表面のヒロックが同位置に存在し，ヒロック成長が基板内のナノパイプを起点として発生することが明らかとなった．GaNのイメージングでは，転位種の高速分類に向けて解析プログラムの改良を行った．従来手法では転位の位置を特定するプログラムと転位に対応する暗点のコントラストを異なるプログラムで実行しており，かつ解析精度に関する評価が不十分であることから，識別と確認の時間を要する課題があった．今年度は解析プログラムをMATLABに集約し，座標抽出からコントラスト解析までを一括して行えるようになった．さらに，コントラスト解析に用いるソルバーの計算回数を最適化し，結果として従来の手順では10分かかっていた解析を20秒程度まで短縮することができた．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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