2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a method for rapid and aberration-free three-dimensional imaging of dislocations in semiconductor materials
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20K21151
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小澤 祐市 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90509126)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | ワイドバンドギャップ半導体 / ニードル顕微鏡法 / 多光子励起 / 3次元イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、これまでに構築したピエゾステージ走査型のニードル走査型3次元イメージングシステムを用いてc面GaN基板およびm面GaN基板を測定対象とした3次元転位像構築実験を進めた。本イメージングシステムでは検出光であるGaN基板からのフォトルミネッセンスについて自己湾曲伝搬特性を持つエアリービームに変換することで、像面において深さ情報を面内情報へと変換することを原理とする。これまで、GaNが持つ高い屈折率に起因した球面収差を考慮し、検出光に対する収差補正が極めて有効であることが明らかとなった。本年度はさらに、励起光に対する収差補正についても検討し、励起系および検出系の両者を同時かつ独立して補正することで、所望の深さ範囲への多光子励起と、その深さ範囲からのフォトルミネッセンスの検出を試みた。本イメージングシステムを用いることで、通常のガウスビームを励起光とする3光子励起での多光子励起フォトルミネッセンスイメージングの場合の転位像観察と比べて、面内方向に対する像サイズが1.3倍、深さ方向に対して2倍程度と、いずれの方向にも従来型のイメージング法と同水準の空間分解能が得られることが分かった。また、深さ方向に50マイクロメートル程度の範囲の3次元画像を１回の2次元走査のみから構築することに成功し、従来型のレーザー走査型顕微鏡法に比べて3次元画像取得時間の大幅な短縮に成功した。現時点では、本イメージング法の原理検証を目的としてピエゾステージ走査型のイメージング系としているため、実際の画像取得には数十秒程度要した。今後、ガルバノミラーなどを用いたレーザー走査型のイメージング系とすることで、極めて高速に3次元画像取得を達成できると考えられる。
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Research Products
(6 results)
