バイポーラデバイス動作環境における炭化シリコン中の転位のすべり運動と電子状態

• 研究課題/領域番号: 15H03535
• 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: ナノ材料工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大野 裕 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80243129)
• 研究協力者: 前田 康二 東京大学, 名誉教授 (10107443)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円); 2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2015年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
• キーワード: 炭化シリコン / 電子励起 / 転位すべり / 格子欠陥 / ナノ欠陥制御

研究成果の概要

4H-SiC結晶中の30度-Si部分転位の電子励起転位すべり効果を理解するため、透過電子顕微鏡(TEM)内でのサブギャップ光照射により電子励起環境を形成し、光誘起されたすべり運動をその場TEM観察した。高品質結晶に意図的に導入したフレッシュな転位で、2.71eVと3.06eVのレーザー光照射によるすべり運動を確認した。運動の起源は深さ0.55eV以下に存在する転位の局在電子準位の光イオン化と結論づけた。運動を支配するのは転位上でのキンクのドリフト運動、運動の駆動力は転位が取り囲む積層欠陥のエネルギーと転位にかかる線張力と仮定し、キンク移動のための活性化エネルギーを0.6eV以下と見積もった。

研究成果

• [雑誌論文] Intrinsic microstructure of Si/GaAs heterointerfaces fabricated by surface-activated bonding at room temperature (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno, H. Yoshida, S. Takeda, J. Liang, N. Shigekawa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 57 号: 2S1 ページ: 02BA01-02BA01
  • DOI: 10.7567/jjap.57.02ba01
  • NAID: 210000148616
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of femtosecond-laser-induced periodic structures on SiC substrates (2018)
  • 著者名/発表者名: R. Miyagawa, Y. Ohno, M. Deura, I. Yonenaga, O. Eryu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 57 号: 2 ページ: 025602-025602
  • DOI: 10.7567/jjap.57.025602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoscopic analysis of oxygen segregation at tilt boundaries in silicon ingots using atom probe tomography combined with TEM and ab initio calculations (2017)
  • 著者名/発表者名: OHNO Y.、INOUE K.、FUJIWARA K.、KUTSUKAKE K.、DEURA M.、YONENAGA I.、EBISAWA N.、SHIMIZU Y.、INOUE K.、NAGAI Y.、YOSHIDA H.、TAKEDA S.、TANAKA S.、KOHYAMA M.
  • 雑誌名: Microscopy 巻: 268 号: 3 ページ: 230-238
  • DOI: 10.1111/jmi.12602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of local atomic stress on oxygen segregation at tilt boundaries silicon (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno, K. Inoue, K. Fujiwara, K. Kutsukake, M. Deura, I. Yonenaga, N. Ebisawa, Y. Shimizu, K. Inoue, Y. Nagai, H. Yoshida, S. Takeda, S. Tanaka, M. Kohyama
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 110 号: 6
  • DOI: 10.1063/1.4975814
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recombination activity of nickel, copper, and oxygen atoms segregating at grain boundaries in mono-like silicon crystals (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno, K. Kutsukake, M. Deura, I. Yonenaga, Y. Shimizu, N. Ebisawa, K. Inoue, Y. Nagai, H. Yoshida, S. Takeda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 109 号: 14
  • DOI: 10.1063/1.4964440
  • 査読あり
• [学会発表] Structural properties of low-resistance Si/GaAs heterointerfaces fabricated by surface-activated bonding at room temperature (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno
  • 学会等名: Energy, Materials, and Nanotechnology (EMN) Photovoltaics Meeting 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 半導体の粒界・転位機能－Si粒界とワイドギャップ半導体転位を中心に－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 大野裕
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会東海支部 第７１回若手材料研究会「格子欠陥研究の最前線」
  • 発表場所: 安保ホール, 名古屋
  • 年月日: 2017-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] Grain boundary segregation in Si studied by atom probe tomography combined with TEM and ab-initio calculations (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno
  • 学会等名: 20th International Conference on Microscopy of Semiconducting Materials
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] シリコン結晶における不純物の粒界偏析 －微視的描像と機能－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 大野裕
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Chemical nanoanalyses at grain boundaries by joint use of atom probe tomography and TEM combined with ab-initio calculations (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno, K. Inoue, K. Fujiwara, K. Kutsukake, M. Deura, I. Yonenaga, Y. Shimizu, K. Inoue, N. Ebisawa, Y. Nagai, H. Yoshida, S. Takeda, S. Tanaka, M. Kohyama
  • 学会等名: Analytical techniques for precise characterization of nano materials (ALTECH 2017) in European Materials Research Society (EMRS) Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanism of oxygen segregation at tilt boundaries in Si (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno, K. Inoue, K. Fujiwara, K. Kutsukake, M. Deura, I. Yonenaga, N. Ebisawa, Y. Shimizu, K. Inoue, Y. Nagai, H. Yoshida, S. Takeda, S. Tanaka, M. Kohyama
  • 学会等名: 29th International Conference on Defects in Semiconductors (ICDS2017)
  • 国際学会
• [学会発表] 表面活性化接合Si/GaAs界面の平面TEM観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大野裕
  • 学会等名: 独立行政法人日本学術振興会接合界面創成技術第191委員会 第7回研究会
  • 発表場所: 東京大学, 東京
  • 年月日: 2016-12-16
  • 招待講演
• [学会発表] Segregation ability of oxygen and carbon atoms at large-angle grain boundaries in Si (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno, K. Inoue, K. Fujiwara, K. Kutsukake, M. Deura, I. Yonenaga, Y. Shimizu, K. Inoue, N. Ebisawa, Y. Nagai, H. Yoshida, S. Takeda, S. Tanaka, M. Kohyama
  • 学会等名: 9th International Workshop on Crystalline Silicon for Solar Cells (CSSC-9) & 3rd Silicon Materials Joint Workshop
  • 発表場所: Tempe, AZ, USA
  • 年月日: 2016-10-10
  • 国際学会
• [学会発表] Nanoscopic segregation ability of large-angle tilt boundaries in Si (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno, K. Inoue, K. Kutsukake, M. Deura, I. Yonenaga, N. Ebisawa, Y. Shimizu, K. Inoue, Y. Nagai, H. Yoshida, S. Takeda, S. Tanaka, M. Kohyama
  • 学会等名: Extended Defects in Semiconductors 2016
  • 発表場所: Les Issambres, France
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] Three-dimensional evaluation of segregation ability at grain boundaries in Si by atom probe tomography combined with transmission electron microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno
  • 学会等名: European Materials Research Society 2016 Spring Meeting
  • 発表場所: Lille, France
  • 年月日: 2016-05-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nanoscopic mechanism of impurity segregation at grain boundaries in silicon (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno, K. Inoue, S. Ninomiya, K. Kutsukake, K. Fujiwara, M. Deura, I. Yonenaga, N. Ebisawa, Y. Shimizu, K. Inoue, Y. Nagai, H. Yoshida, S. Takeda, S. Tanaka, M. Kohyama
  • 学会等名: Materials Research Society 2016 Spring Meeting
  • 発表場所: Phoenix, USA
  • 年月日: 2016-03-28
  • 国際学会
• [学会発表] Impurity segregation at small angle tilt boundaries in silicon: nanoscopic mechanisms and applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno
  • 学会等名: Energy, Materials, and Nanotechnology (EMN) Photovoltaics Meeting 2016
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 2016-01-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Metal silicide epilayers self-organized at grain boundaries in silicon (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohno, K. Inoue, K. Kutsukake, M. Deura, I. Yonenaga, H. Yoshida, S. Takeda, R. Taniguchi, H. Otubo, S. R. Nishitani, N. Ebisawa, Y. Shimizu, H. Takamizawa, K. Inoue, Y. Nagai
  • 学会等名: 2nd East-Asia Microscopy Conference (EAMC2)
  • 発表場所: Himeji, Japan
  • 年月日: 2015-11-24
  • 国際学会
• [備考] 大野裕HP
  • URL: http://lab-defects.imr.tohoku.ac.jp/ohno/ohno.html