磁気共鳴法によるフラーレンドープアモルファス半導体の局在状態の研究

• 研究課題/領域番号: 06640451
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
• 研究機関: 富山県立大学
• 研究代表者: 横道 治男 富山県立大学, 工学部, 助手 (30212301)
• 研究期間 (年度): 1994
• 研究課題ステータス: 完了 (1994年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1994年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: アモルファスシリコン / フラーレンドープ / 電子スピン共鳴 / ダングリングボンド

研究概要

水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)に、C_<60>等のフラーレンをドープすることにより、a-Si:Hにおける種々のギャップ内状態からフラーレンへの電荷移動を誘起させ、電子スピン共鳴法等の磁気共鳴法を用いて、ギャップ内状態、すなわち、極在状態についての電子状態の研究を行うことを目的として研究を行った。試料の作製は、マグネトロンスパッター法により、ArガスおよびH_2ガスを別系統から導入することにより([Ar]:[H_2] =6:4、[Ar]+[H_2]=2sccm)、基板温度100℃、rfパワー100Wにより作製を行った。また、シリコンターゲット上に、直径3mm、厚さ2mm程度のC_<60>固体をスパッターされやすい箇所に配置し、複合ターゲットとして使用した。このC_<60>固体は、純度99.9%以上のC_<60>粉末に約10トン/cm^2の圧力を加えることにより、形成を行った。ドープ量の制御は、配置されるC_<60>固体の数量を変えることにより、行うことができる。このような条件により作製された。C_<60>ドープa-Si:Hに対して、電子スピン共鳴の測定を行った。その結果、観測されるスペクトルは、C_<60>ドープを行わない、通常のa-Si:Hに対して観測される、シリコンのダングリングボンドにほぼ一致することがわかった。さらに詳細な電子状態に対する考察は、低温で、光を照射しながら電子スピン共鳴の測定(光誘起電子スピン共鳴の測定)、を行うことが必要であると考えられる。