中性子照射したワイドギャップ型SiC半導体における光学及び電気特性の評価

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09680480
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 岡田 守民 京都大学, 原子炉実験所, 助手 (00027450)
• キーワード: 中性子照射効果 / 欠陥回復過程 / 吸収スペクトル / 照射温度依存性 / 炭化珪素 / 照射欠陥 / 電気特性 / ワイドギャップ半導体

研究概要

前年度(平成9年)は、この科研費の助成で購入した4H及び6H-SiC単結晶について、京大原子炉(KUR、5MW、軽水減速炉)、東大炉(YAYOI、高速炉)、京大炉ライナック等で照射し、導入された照射欠陥について、その性質やモデルの同定を、照射量依存性、照射温度依存性或いは熱回復過程等について調べた。また、電気特性の変化についても調べた。本年度(平成10年)も同様の実験を行った。特に、照射温度依存性の実験について入念な再現実験を行った。さらに、熱中性子照射によるSiC中の@@S129@@E1Si(nγ)@@S130@@E1Si反応で生成される@@S130@@E1Pのドナーとしての働きを確認する実験も手がけることができた。
平成9年度から平成10年度にかけて、これらの実験の結果(1)光吸収観測により得られた780nm吸収帯の起源が、ESR測定によりSi空孔中に捕獲された電子の吸収によるものと同定されたT1中心と、これらの熱回復過程の類似性から同一のものと同定できた。(2)京大炉低温照射装置を用いて行った照射実験から780nm帯生成効率の照射温度依存性は、常温照射時より100K以下の照射時により低くなり、200Kで極大値を持つことが分かった。これからSiC中の欠陥生成効率が、金属中のフレンケル欠陥や、多くの酸化物中のF中心の生成効率が低温でより高く、高温になるほど指数関数的に減少するという、これまでの常識と少し異なった性質を持っていることが分かった。(3)電気特性の熱回復過程の観測結果から、照射により減少したキャリア濃度は照射温度(約350K)から800Kまで変化しないこと、ホール易動度及び電気抵抗率は約800Kで共に約40%回復すること等が分かった。(4)SiCの熱中性子照射により@@S129@@E1Si(nγ)@@S130@@E1Si反応で生成される@@S130@@E1P(核転換注入効果)が、ドナーとしての働きうることを確認できた。

研究成果

• [文献書誌] 岡田守民: "SiC単結晶における照射導入欠陥生成効率の照射温度依存性" 京大原子炉実験所第33回学術講演会報文集. 33. 142-147 (1999)
• [文献書誌] 金澤哲: "炭化ケイ素の中性子照射効果と核転換注入" 京大原子炉実験所「精密制御照射装置の開発・設置と応用」ワークショップ. (3月15日発表). (1999)
• [文献書誌] 金澤哲: "中性子照射したSiCのESRと光吸収(2)" 日本原子力学会、春の年会. (3月24日発表). (1999)
• [文献書誌] 金澤哲: "中性子照射したSiCのESRと光吸収 ; 炉中性子と14MeV中性子の比較" 日本原子力学会、秋の大会予稿集第1分冊. 182-182 (1998)
• [文献書誌] 金澤哲: "中性子照射した4H-SiCの電気的特性の測定" 日本原子力学会、秋の大会予稿集第1分冊. 183-183 (1998)
• [文献書誌] 岡田守民: "中性子低温照射装置を用いたセラミックスの研究-SiC単結晶中における欠陥生成効率の照射温度効果" 「材料照射効果の多方面への応用研究会」(京大原子炉実験所). (3月19日発表). (1998)
• [文献書誌] 岡田守民: "各種材料の低温度領域における温度制御照射効果の研究(1)" 京大原子炉実験所第32回学術講演会報文集. 32. 211-216 (1998)
• [文献書誌] 金澤哲: "炭化珪素の低温度領域における温度制御照射効果の研究" 京大原子炉実験所第32回学術講演会報文集. 32. 245-250 (1998)
• [文献書誌] 跡部絋三: "非金属伝導性物質の照射効果に関する研究" 京大原子炉実験所第32回学術講演会報文集. 32. 223-228 (1998)
• [文献書誌] 岡田守民: "京大炉極低温照射施設概要と非金属性物質の照射効果" 大阪ニュークリアサイエンス協会、第7回放射線利用総合シンポジウム報告集. 7. 11-19 (1998)
• [文献書誌] Y.Mita: "Optical modulation of bulk one-phonon atate in diamond" AppL Phys.Lett.73. 1358-1360 (1998)
• [文献書誌] M.Okada: "Optical Properties of CsI single crystals irradiated with neutrons at low temperature" Phys.Stat.Sol.(a). 167. 253-259 (1998)
• [文献書誌] Y.Sakuma: "Neutron-irradiation effect on the mechanical properties of almina fiber" J.Nucl.Mat.254. 243-248 (1998)
• [文献書誌] M.Nakagawa: "Irradiation Temperature dependence on defect formations in insulating crystals during neutron irradiations." Mem.Fac.Educ.Kagawa Univ.II-48. 25-36 (1998)
• [文献書誌] 岡田守民: "中性子照射したSiC単結晶における照射欠陥生成の照射温度効果" 日本原子力学会、秋の大会予稿集第1分冊. 154-154 (1997)
• [文献書誌] 石井淳也: "中性子照射した4H-SiC単結晶のアニール特性" 日本原子力学会、秋の大会予稿集第3分冊. 834-834 (1997)
• [文献書誌] 跡部絋三: "中性子重照射したAIN中の生成元素とその挙動" 京大原子炉実験所第31回学術講演会報文集. 31. 43-48 (1997)
• [文献書誌] 岡田守民: "SiC単結晶の中性子照射効果" 京大原子炉実験所「精密制御照射装置の開発・設置と応用」ワークショップ報告書. 2-19 (1997)
• [文献書誌] 神谷考司: "SiCの弾性定数の測定とラマン散乱による中性子照射効果" 京大原子炉実験所「精密制御照射装置の開発・設置と応用」ワークショップ報告書. 61-73 (1997)
• [文献書誌] K.Kamitani: "The elastic constants of silicon carbide : A Brilloun-scattering study of 4H and 6H single crystals" J.Appl.Phys.82. 3152-3154 (1997)
• [文献書誌] Y.Mita: "Photochromic behaviour of the N3 centrein neutron-irradiated and annealed type-Ib diamond" Phil.Mag.Lett.76. 93-97 (1997)
• [文献書誌] 岡田守民: "中性子照射した六方晶SiC単結晶中の着色中心" 日本原子力学会、春の年会予稿集. 471-471 (1996)
• [文献書誌] 岡田守民: "Hexagonal SiC単結晶の照射欠陥" 京都大学原子炉実験所第30回学術講演会報文集. 30. 121-128 (1996)
• [文献書誌] M.Okada: "Radiation-induced defects in neutron-irradiated 4H-and 6H-SiC single crystals" Inst.Phys.142. 469-472 (1996)