1999 年度実績報告書

フォトルミネセンス法によるシリカ薄膜中の欠陥の検出ならびに構造解析

研究課題

研究課題/領域番号	09450132
研究機関	早稲田大学
研究代表者	大木義路早稲田大学, 理工学部, 教授 (70103611)
研究分担者	宗田孝之早稲田大学, 理工学部, 教授 (90171371) 浜義昌早稲田大学, 理工学総合研究センター, 教授 (40063680)
キーワード	シリカ / シリコン熱酸化膜 / フォトルミネセンス / 点欠陥 / シリコン酸化窒化膜 / Ge添加シリカ / シリコン窒化膜
研究概要	(1)プラズマCVD堆積SiO_2薄膜にフッ素を添加することが、膜の絶縁破壊特性を及ぼす影響を調べた。無添加のSiO_2膜に比べて、フッ素添加の試料では、破壊電界が2MV/cm以上も上昇することを見いだした。次に、フッ素添加による酸素欠乏性欠陥の増減やエネルギー構造の変化をエキシマレーザおよびシンクロトロン放射(SR)光によるフォトルミネッセンスおよび真空紫外吸収スペクトルの解析により調べた。破壊電界の厚さ依存性を詳細に調べ、フッ素による散乱によって電子のエネルギーが減少していることを推測した。本研究の成果は電気学会論文誌にまとめられている。さらにこの成果が認められ、実験を担当した修士1年の学生が猪瀬学術奨励賞を受賞した。 (2)近年注目されている高誘電率膜であるTa_2O_5薄膜の研究について、リーク電流減少の為に施されるオゾン熱酸化処理に注目した。オゾン処理により電子トラップが減少し正孔トラップが生成されることを明らかにした。オゾン処理によりTa_2O_5膜が酸素欠乏から酸素過剰へと変化したことが原因として考えられる。この研究成果はJ.J.Appl.Phys.にまとめられた。 (3)イオン注入や加熱処理により誘起される構造欠陥が、a-SiN_x膜およびa-Sio_xN_y膜から観測される発光に与える影響について調べた。未処理の試料をKrFエキシマレーザで励起したとき、2.4eV付近に幅広い発光が観測されるが、これは2.66eVおよび2.15eVの二つの発光帯から成ることがわかった。IR、TDS測定等の実験結果から、結合切断や水素の脱離によって生成された構造欠陥が、PL強度を減少させるような非発光中心として働いていると結論づけた。この成果は、J.Appl.Phys.に掲載されている。 (4)光ファイバグレーティングの紫外光照射によるグレーティング作成機構を明らかにすることを目的として、紫外光を照射したときにGe添加シリカガラス中に生じる光誘起構造変化を調べた。ESRによるラジカル性欠陥の増減を詳細に検討し、2光子吸収過程と1光子吸収過程の両者を含む光化学反応式を明らかにした。J.Phys.:Condensed Matterに掲載されている。 (5)光ファイバグレーティングの作成においてはGe添加シリカに水素を含ませたのち紫外光を照射する。そこで水素含有Ge添加シリカガラスにおける紫外光誘起化学反応を明らかにした。成果はPhys.Rev.B.に掲載されている。

研究成果

(12件)

すべてその他

すべて文献書誌 (12件)

[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Structures and Oprical Properties of Defects Correlated with Photo-induced Refractive Index Changes in Ge-doped SiO_2 Glass"Defect and Diffusion Forum,Part A,. (to appear).
[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Effects of internal post-oxidation on the oxygen deficiency and dielectric strength of buried oxide formed by the separation-by-implated-oxygen (SIMOX) process"Electrical Engineering in Japan. 130,No.1. 15-20 (2000)
[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Fabrication of long-period optical fiber gratings by use of ion implantation"Optics Letters. 25,No.2. 88-89 (2000)
[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Low Temperature Crystallization of SrBi_2Ta_2O_9 Film by Excimer Laser Irradiation"Mat.Res.Soc.Symp.Pr oc.. 541. 293-298 (1999)
[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Effect of ozone annealing on the charge trapping property of Ta_2O_5-Si_3N_4-p-Si capacitor grown by low-pressure chemical vapor deposition"Japanese Journal of Applied Physics. 38,Part1,No.12A. 6791-6796 (1999)
[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Effect of annealing on Ge-doped SiO_2 thin films"Journal of Applied Physics,86. No.9. 5270-5273 (1999)
[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Structural changes induced by KrF excimer laser photons in H_2-loaded Ge-doped SiO_2 Glass"Phys,Rev.B 60. Rev.B60. 4682-4687 (1999)
[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Characteristic red photoluminescence band in oxygen-deficient silica glass"J.Appl.Phys.. 86,No.1. 370-373 (1999)
[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Direct deposition of a blanket tungsten layer on SiO_2 by preexposure of helium plasma"J.Appl.Phys.. 85,No.12. 8423-8426 (1999)
[文献書誌] Y.Ohki et al.: "プラズマCVD推積SiO_2薄膜の絶縁破壊電界におよぼすフッ素添加の効果"電学論. 119-A,No.5. 658-664 (1999)
[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Effects of ion implantation and thermal annealing on the photoluminescence in amorphous silicon nitride"J.Appl.Phys.. 85,No.9. 6746-6750 (1999)
[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Paramagnetic centers induced in Ge-doped SiO_2 glass with UV irradiation"J.Phys.Condensed Matter. 11,No.12. 2589-2594 (1999)

1999 年度 実績報告書

フォトルミネセンス法によるシリカ薄膜中の欠陥の検出ならびに構造解析

研究代表者

大木 義路 早稲田大学, 理工学部, 教授 (70103611)

研究成果

[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Structures and Oprical Properties of Defects Correlated with Photo-induced Refractive Index Changes in Ge-doped SiO_2 Glass"Defect and Diffusion Forum,Part A,. (to appear).

[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Effects of internal post-oxidation on the oxygen deficiency and dielectric strength of buried oxide formed by the separation-by-implated-oxygen (SIMOX) process"Electrical Engineering in Japan. 130,No.1. 15-20 (2000)

[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Fabrication of long-period optical fiber gratings by use of ion implantation"Optics Letters. 25,No.2. 88-89 (2000)

[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Low Temperature Crystallization of SrBi_2Ta_2O_9 Film by Excimer Laser Irradiation"Mat.Res.Soc.Symp.Pr oc.. 541. 293-298 (1999)

[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Effect of ozone annealing on the charge trapping property of Ta_2O_5-Si_3N_4-p-Si capacitor grown by low-pressure chemical vapor deposition"Japanese Journal of Applied Physics. 38,Part1,No.12A. 6791-6796 (1999)

[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Effect of annealing on Ge-doped SiO_2 thin films"Journal of Applied Physics,86. No.9. 5270-5273 (1999)

[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Structural changes induced by KrF excimer laser photons in H_2-loaded Ge-doped SiO_2 Glass"Phys,Rev.B 60. Rev.B60. 4682-4687 (1999)

[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Characteristic red photoluminescence band in oxygen-deficient silica glass"J.Appl.Phys.. 86,No.1. 370-373 (1999)

[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Direct deposition of a blanket tungsten layer on SiO_2 by preexposure of helium plasma"J.Appl.Phys.. 85,No.12. 8423-8426 (1999)

[文献書誌] Y.Ohki et al.: "プラズマCVD推積SiO_2薄膜の絶縁破壊電界におよぼすフッ素添加の効果"電学論. 119-A,No.5. 658-664 (1999)

[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Effects of ion implantation and thermal annealing on the photoluminescence in amorphous silicon nitride"J.Appl.Phys.. 85,No.9. 6746-6750 (1999)

[文献書誌] Y.Ohki et al.: "Paramagnetic centers induced in Ge-doped SiO_2 glass with UV irradiation"J.Phys.Condensed Matter. 11,No.12. 2589-2594 (1999)

1999 年度実績報告書

大木義路早稲田大学, 理工学部, 教授 (70103611)