半導体ディバイスにおけるカソードルミネッセンス効果

• 研究課題/領域番号: 08F08784
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 外国
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: PEZZOTTI Giuseppe (2009) 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授; PEZZOTT G (2008) 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授
• 研究分担者: PORPORATI A.Alan 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 外国人特別研究員 ; PORPORATI A. Alan 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 外国人特別研究員
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 2009年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2008年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 半導体材料 / カソードルミネッセンス / 残留応力 / 歪みポテンシャル / 電子プローブ

研究概要

半導体材料における応力/歪みに関するサブミクロンスケールの定量的解析を海外の様々な研究グループと協力体制のもと研究を実施した。この研究では、応力/歪み印可に伴い、スペクトルバンドの波数変化が生じる現象に基づく、ピエゾ分光法を利用して応力/歪み解析を高空間分解で行った。
異なるドーピングレベルを持つ既知の系列である、一連のIII-V族半導体(GaAs,AlGaAs等)の試料におけるカソードルミネッセンスによるバンドギャップ発光は、厳密に分析される必要に応え、発光バンドの形態論におけるキャリア濃度の寄与を研究した。発光スペクトルの特性(半値幅、ピーク位置、強度等)からキャリア濃度及び歪みのそれぞれの測定を行うことに成功した。AlGaAs及びInGaP結晶における応力とカソードルミネッセンス発光を繋ぐケース(歪みポテンシャル)を正確に測定し、発光における歪みの影響を及ぼす電子ディバイスを分析する道を開いた。一方、GaN物質に同じような測定する目的でまず吸収の影響を解明する必要があり、カソードルミネッセンス分光にGaNの独特な吸収現象を定める式を発表した。

研究成果

• [雑誌論文] Absorption effect on the cathodoluminescence spectrum of n-GaN (2009)
  • 著者名/発表者名: A.A.Porporati, G.Pezzotti
  • 雑誌名: Journal of Raman Spectroscopy 41 ページ: 84-87
  • 査読あり
• [雑誌論文] Raman tensor elements for multiferroic BiFeO3 with rhombohedral R3c symmetry (2009)
  • 著者名/発表者名: A.A.Porporati, K.Tsuji, M.Valant, A.-K.Axelsson, G.Pezzotti
  • 雑誌名: J.Raman Spectrosc DOI : 10.1002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatially and tensor resolved Raman analysis for the determination of phonon deformation potentials on the microscopic scale in Si single-crystal (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Miyatake, A.A.Porporati, G.Pezzotti
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fracture Toughness Analysis of Advanced Ceramic Composite for Hip Prosthesis (2009)
  • 著者名/発表者名: G.Pezzotti, K.Yamada, A.A.Porporati, M.Kuntz, K.Yamamoto
  • 雑誌名: J.Am.Ceram.Soc. 92(8) ページ: 1817-1822
  • 査読あり
• [雑誌論文] Challenging nano-scale stress evaluation in glassy and crystalline semiconductor heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: G. PEZZOTTI, A. LETO, A. A. PORPORATI, M. DELUCA, G. RIGHINI
  • 雑誌名: Proceeding of SPIE 6996(CD-ROM)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental nanomechanics of electronic materials and devices in the scanning electron microscope (2008)
  • 著者名/発表者名: G. PEZZOTTI, A. LETO, A. A. PORPORATI, M. DELUCA, A. MATSUTANI, M. C. MUNISSO, W. ZHU
  • 雑誌名: Proceeding of SPIE 6996(CD-ROM)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stress dependence of paramagnetic point defects in amorphous silicon oxide (2008)
  • 著者名/発表者名: A. LETO, M. C. MUNISSO, A. A. PORPORATI, W. ZHU, G. PEZZOTTI
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 112 ページ: 3927-3934
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deformation potentials of the direct band gap of Al_<0. 25>Ga_<0. 75>As from controlled microscopic stress fields (2008)
  • 著者名/発表者名: A. A. PORPORATI, N. FURUK AWA, W. ZHU, G. PEZZOTTI
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 103(9) ページ: 96109-96109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct determination of intrinsic In_xGa_<1-x>P(x=0. 49) banda-gap deformation potentials by cathodoluminescence piezo-spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: A. A. PORPORATI, N. FURUKAWA, W. ZHU, G. PEZZOTTI
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol. (b) 1-4/DOI10 ページ: 1002-1002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatially resolved residual stress assessments of GaN film on sapphire substrate by cathodoluminescence piezospectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: G. PEZZOTTI, A. A. PORPORATI, A. LETO, W. ZHU
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 104(2) ページ: 23514-23514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of microscopic stress fields in silica glass in the scanning electron microscope (2008)
  • 著者名/発表者名: G. PEZZOTTI, A. LETO, A. A, PORPORATI
  • 雑誌名: J. Ceram. Soc. Jpn. 116(1356) ページ: 869-874
  • NAID: 110006862031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical and structural characterization of Erbium-doped ion-implanted tellurite glasses for active integrated optical devices (2008)
  • 著者名/発表者名: S. BERNESCHI, M. BRENCI, G. NUNZI CONTI, S. PELLI, G. C. RIGHINI, M. BETTINELLI, A. SPEGHINI, I. BANYASZ, M. FRIED, N. Q. KHANH, F. PASZTI, A. WATTERICH, A. LETO, G. PEZZOTTI, A. A. PORPORATI
  • 雑誌名: Advances in Science and Technology 55 ページ: 68-73
  • 査読あり
• [学会発表] Stoichiometry and surface stress analyses in advanced alumina/zirconia composites for hip arthroplasty applications (2010)
  • 著者名/発表者名: A.A.Porporati, G.Pezzotti, M.C.Munisso, K.Lessnau
  • 学会等名: International Conferences on Modern Materials and Technologies (CIMTEC) 2010, 5th Forum on New Materials
  • 発表場所: Montecatini Terme, Italy
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] Challenging nano-scale stress evaluation in glassy and crystalline semi conductor heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: G. PEZZOTTI, A. LETO, A. A. PORPORATI, M. DELUCA, G. RIGHINI
  • 学会等名: SPIE Photonics Europe
  • 発表場所: Strasbourg, France
• [学会発表] Experimental nanomechanics of electronic materials and devices in the scanning electron microscope (2008)
  • 著者名/発表者名: G. PEZZOTTI, A. LETO, A. A. PORPORATI, M. DELUCA, A. MATSUTANI, M. C. MUNISSO, W. ZHU
  • 学会等名: SPIE Photonics Europe
  • 発表場所: Strasbourg, France