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

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08F08784
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: PEZZOTT G 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
• 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

これまで実施した研究は、異なる不純物添加物(ドーパント)濃度を有するIII-V族半導体に関して、カソードルミネセンス(以下、CL)分光分析を用いた応力・歪み測定に関連した内容である。
III-V族半導体のCLスペクトルは、応力・歪みさらにはキャリア濃度の双方の影響により不安定な状態である。このうち応力は、エネルギーギャップのシフトとしてCLスペクトル上で検出することが可能である。
一方キャリア濃度が増加すると、CLスペクトル幅が広がるという現象が観察されており、これはMoss-Burstein効果と呼ばれるものである。上述の半導体材料に圧痕を打ち込むことにより、誘発される応力場を利用した、局所的な変形ポテンシャル解析法に基づいて、ドーパントの影響について分析した。
真性半導体および不純物半導体のGaAsに対してそれぞれ圧痕を打ち込み、発生した応力場から、変形ポテンシャルa,bおよびdが各半導体試料から取り出すことに成功した。
この測定は、統計的にも十分な回数を繰り返し行い、この結果として真性半導体および不純物半導体GaAsの変形ポテンシャルは、数値的に同程度の値であることが知見として得られた。
我々は、この解析を通して測定法がドーパントレベルに影響しないことを見出した。
つまり、将来的に同じ化学組成をもつ半導体材料が如何なるドーパント濃度であれ、同じ変形ポテンシャル値を使用できるということになる。
したがって、スペクトルが応力とドーパント、双方の影響を受ける時、得られるCLスペクトルに対してデコンボリューション処理を行うことにより、ドーパント濃度の影響のみを取り出すことができる。
本研究を通して、超微小領域における応力の定量解析によるIII-V族半導体の変形ポテンシャル解析法の確立に貢献することが出来た。

研究成果

• [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: 096109
  • 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
  • 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: 023514
  • 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
  • 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] 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
  • 年月日: 20080407-20080410
• [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
  • 年月日: 20080407-20080410