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電気的検出磁気共鳴法を用いた極微量常磁性種検出法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15350051
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 分析化学
研究機関(財)山形県産業技術振興機構 (2004)
財団法人山形県企業振興公社・生物ラジカル研究所 (2003)

研究代表者

佐藤 敏幸  (財)山形県産業技術振興機構, 生物ラジカル研究所, 開発研究専門員 (80281616)

研究分担者 横山 秀克  (財)山形県産業技術振興機構, 生物ラジカル研究所, 主幹研究員 (10281619)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
11,500千円 (直接経費: 11,500千円)
2004年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2003年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
キーワードEDMR / ESR / 交流バイアス / 半導体 / 常磁性種 / AC bias / semiconductor / paramagnetic species
研究概要

本研究では電気的検出磁気共鳴法(EDMR)を用い、半導体材料中の電気的特性に寄与する極微量の常磁性種の検出、電子スピン共鳴スペクトルの観察を行う手法の開発に取り組んだ。本研究で開発した交流バイアス法により、バルク試料と電極間のショットキー障壁などによる影響をキャンセルすることが可能となった。さらに、酸化被膜などの薄い絶縁層を交流変位電流で貫通させられることも実証した。その結果、バルク材料の表面酸化皮膜の除去やオーミックコンタクトを得るための電極形成が不要になり完全な非破壊電気的磁気共鳴検出が可能となった。交流バイアス法では、総合的なS/N比においては課題が残っているが、得られるEDMRスペクトルは従来の手法とまったく同一であることが確認できた。またS/N比が低いのは、高抵抗の試料を比較的高い周波数で計測するため、外来雑音の影響が大きいことが原因であることが判明しており、原理的には従来法と同程度の感度が得られことが示唆されている。
さらに、EDMRの計測に必要な静磁場発生、ESR照射のための開放型共振器、観測領域選択法などについても実用的な手法を提案し有効性を実証することができた。
また、EDMR信号の実測においても、いくつかの先導的な実験結果を得ることができた。1つは試料に局所的な光によるキャリア励起を行い、EDMR信号を画像化することで、試料の様々なパラメータを調べることが可能であることを示すことができた。もう1つは、紫外発光ダイオードを励起光源とすることで、これまでEDMR法では計測されたことのないバンドキャップが極めて大きい化合物半導体のDMRスペクトルの計測に成功したことである。
これらの結果、EDMR法はシリコン半導体素子のみならず、バルクの化合物半導体など広い対象に真の非破壊計測法として利用可能になった。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (12件) 文献書誌 (1件)

  • [雑誌論文] バルク試料の900MHz電気的検出磁気共鳴計測2005

    • 著者名/発表者名
      佐藤敏幸, 横山秀克, 福井孝一
    • 雑誌名

      電子スピンサイエンス 3

      ページ: 38-43

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Estimation of the in vivo decay rate of EPR signals for a nitroxide radical in the brain of rats by a region-selected intensity determination (RSID) method2005

    • 著者名/発表者名
      H.Yokoyama, Sato T., Ohya H., Akatsuka T.
    • 雑誌名

      Applied Magnetic Resonance (in print)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 電気的検出磁気共鳴法による半導体ウェハ非破壊計測法の開発2005

    • 著者名/発表者名
      佐藤敏幸, 横山秀克, 大矢博昭
    • 雑誌名

      産業技術連携推進会議東北・北海道地域部会研究論文集 4

      ページ: 35-40

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] EDMR measurement of bulk sample2005

    • 著者名/発表者名
      Sato T., Yokoyama H., Fukui K.
    • 雑誌名

      Electron Spin Science, 3

      ページ: 38-43

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of a Non-Destructive Measuring Method of Electrically Detected Magnetic Resonance for a Semiconductor Wafer Using AC-Bias2005

    • 著者名/発表者名
      Sato T., Yokoyama H., Ohya H.
    • 雑誌名

      Report of promotion conference for an Industrial Technology in Tohoku and Hokkaido region, 4

      ページ: 35-40

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 電気的検出磁気共鳴法による半導体ウェハ非破壊計測法の開発2005

    • 著者名/発表者名
      佐藤敏幸, 横山秀克, 大矢博昭
    • 雑誌名

      産業技術連携携推会議東北・北海道地域部会研究論文集 4

      ページ: 35-40

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Visualizing an Artificial Recombination Pattern Formed by Localized Illumination in a Semiconductor2004

    • 著者名/発表者名
      Sato T., Yokoyama H., Ohya H.
    • 雑誌名

      Chemistry Letters 33

      ページ: 650-651

    • NAID

      10013105328

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Visualizing an Artificial Recombination Pattern Formed by Localized Illumination in a Semiconductor2004

    • 著者名/発表者名
      Sato T., Yokoyama H., Ohya H.
    • 雑誌名

      Chemistry Letters, 33

      ページ: 650-651

    • NAID

      10013105328

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Non-Destructive Observation of Electrically Detected Magnetic Resonance in Bulk Material Using AC Bias

    • 著者名/発表者名
      Sato T., Yokoyama H., Ohya H.
    • 雑誌名

      Journal of Magnetic Resonance (in print)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Estimation of the in vivo decay rate of EPR signals for a nitroxide radical in the brain of rats by a region-selected intensity determination (RSID) method

    • 著者名/発表者名
      H.Yokoyama, Sato T., Ohya H., Akatsuka T.
    • 雑誌名

      Applied Magnetic Resonance (in print)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Non-Destructive Observation of Electrically Detected Magnetic Resonance in Bulk Material Using AC Bias

    • 著者名/発表者名
      Sato T., Yokoyama H., Ohya H.
    • 雑誌名

      Journal of Magnetic Resonance (in print)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Non-Destructive Observation of Electrically Detected Magnetic Resonance in Bulk Material Using AC Bias

    • 著者名/発表者名
      Sato T., Yokoyama H., Ohya H.
    • 雑誌名

      Journal of Maghetic Resonance (in print)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] Toshiyuki Sato, Hidekatsu Yokoyama, Hiroaki Ohya: "Visualizing an Artificial Recombination Pattern Formed by Localized Illumination in a Semiconductor"Chemistry Letters. in print. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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