陽電子を利用したSiおよびSiC中の原子空孔クラスタとその電子構造の研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08650762
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 長谷川 雅幸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80005975)
• 研究分担者: 唐 政 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80271972)
• キーワード: 陽電子消滅 / シリコン / 原子空孔 / 第一原理計算 / 2次元角相関

研究概要

(1)Si中複空孔の電子状態。マイナス1価の複空孔を含む試料に170℃で〈110〉方向に一軸圧縮応力を加え、この方向に複空孔軸が揃うように調整後、陽電子消滅2次元角相関(2D-ACAR)を測定した。複空孔の対称性を反映した2D-ACARの異方性が僅かではあるが明瞭に観測された。さらに第一原理計算法によって2D-ACARおよびその異方性を計算し、実験と良く一致する結果を得た。電子状態を調べるのに2D-ACARは優れた方法であることが明らかにされた。
(2)ダイアモンド、SiおよびGeバルクの電子構造の研究。これらについても2D-ACAR実験および計算を行い、電子構造時にσ、πバンドの化学的効果を詳細に調べた。、
(3)Si中空孔クラスタ。帯溶融法で育成した結晶(FZ-Si)およびチョクラルスキー法で育成した結晶(CZ-Si)を28MeV電子線照射したのち、約500℃までの焼鈍を行い空孔クラスターの2D-ACARを求めた。焼鈍温度とともに2D-ACARは徐々に幅狭くなっていった。これは空孔クラスターの成長に対応している。FZ-SiとCZ-Siでは、空孔クラスターの2D-ACARの低運動量成分にほとんど差異は認められなかったが、高運動量成分には空孔と酸素不純物が結合したことによる(CZ-Si)と思われる差異が観測された。
(4)SiC、ダイアモンド、グラファイト中の空孔および空孔クラスター。これら各種材料についても陽電子消滅角相関(2次元または1次元)および陽電子寿命測定し、空孔および空孔クラスターの同定とその電子構造解析を行った。

研究成果

• [文献書誌] Z.Tang, M.Hasegawa 他: "Anisotropy in the positron 2D-ACAR for singly negative divacancies in Si" Phys.Rev.Lett.78・11. 2236-2239 (1997)
• [文献書誌] Z.Tang, M.Hasegawa 他: "Positron 2D-ACAR in Perfect Crystals of Diamond,Si and Ge:First-Principles Calculations and Experiments" Mater.Sci.Forum. 255-257. 411-413 (1997)
• [文献書誌] M.Saito, Z.Tang, T.Chiba and M.Hasegawa: "Theoretical Study on Positron 2D-ACAR for semicenductors" Mater.Sci.Forum. 255-257. 184-188 (1997)
• [文献書誌] M.Hasegawa, Z.Tang 他: "Positron 2D-ACAR study of Divacancies in Si:Experiments and Theory" Mater.Sci.Forum. 255-257. 414-416 (1997)
• [文献書誌] Z.Tang, M.Hasegawa 他: "Electron momentun distributions in elemental semiconductors probed by positrons" Phys.Rev.B. 57・19. 印刷準備中 (1998)
• [文献書誌] T.Chiba, M.Hasegawa, Z.Tang 他: "Positron 2D-ACAR study on Diamonds:Perfect Crystals Detects" Mater.Sci.Forum. 255-257. 521-523 (1997)