金属/シリコン界面の伝導電子プロ-ブによるシリコン内部からのESR評価

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02232208
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 村上 浩一 筑波大学, 物質工学系, 助教授 (10116113)
• 研究分担者: 升田 公三 筑波大学, 物質工学系, 教授 (90029405)
• キーワード: 金属 / シリコン界面 / 結晶 / GaAs / シリコン界面 / アモルファスGaAs / シリコン界面 / Y_1Ba_2Cu_3O_y / シリコン界面 / ドナ-・伝導電子のESR / スピン緩和変化

研究概要

GaAs/Siヘテロ界面の研究を更に進めることを、新たに酸化物高温超伝導体薄膜/Si界面の研究を開始することの二点を行った。
GaAs/Siヘテロ界面に関しては、試料として数種類の結晶GaAs/Si:P系とアモルファスGaAs/Si:P系をMBE及びMBD法によって作成した。この試料を4Kから250Kに亘る温度域でESR測定し、Si:P中のドナ-/伝導電子のESRスピン緩和の変化について調べた。この結果、スピン緩和の変化は、結晶GaAsよりアモルファスGaAsの方が大きくなること、更に、膜厚が厚い程、大きくなることを結論付けた。結晶GaAs/Si:P系に金属/半導体界面を形成するため金(Au)を蒸着してスピン緩和の変化を次に調べた。この実験で用いたSi:P中のドナ-濃度は2×10^<14>/cm^2と低いため変化が観測されなかったが、次年度に濃度を高くして再度実験を試み、金属/GaAs界面の情報を得る予定である。
酸化物高温超伝導体としてはYBa_1Cu_2O_yを用いて、レ-ザ-アブレ-ション法によってSi:P上に薄膜を形成した。この実験から、600〜700℃の基板温度では、界面でSiとYBaCuO元素の相互拡散が約1000A^^ﾟの領域で起っていることが、ドナ-/伝導電子のスピン緩和の変化及びスピン量の変化を解析して明らかとなった。この結果はSIMSによる測定とも矛盾せず、本研究でより物理的な側面からの情報を得ることが分った。この系についての研究も更に次年度に続けてゆき、超伝導状態と常伝導との差で金属/半導体界面がどう変化するかを明らかにする予定である。

研究成果

• [文献書誌] K.Murakami,H.Kuribayashi,K.Hara and K.Masuda: "Motional Effects and Optical Pumping Effects of ottーcenter Substitutional Nitrogen in Silicon" Proc.Intern.Conf.on Defect Control in Semiconductors. 447-452 (1990)
• [文献書誌] 村上 浩一: "半導体中不純物の準安定性/双安定性" 日本物理学会誌. 46. (1991)
• [文献書誌] 村上 浩一: "半導体研究へのレ-ザ-プラズマX線の応用" レ-ザ-研究. 18. 959-963 (1990)
• [文献書誌] 村上 浩一,升田 公三: "レ-ザ-アブレ-ション法による超伝導薄膜の作成" ニュ-セラミックス. 3. (1990)
• [文献書誌] H.Chiba,K.Murakami,O.Eryu,K.Shioyama,T.Mochizuki,K.Masuda: "Laser Excitation Effects on Laser Ablated Particles in Fabrication of High Tc Superconducting Thin Films" Jpn.J.Appl.Phys.30. L443-445 (1991)