| 研究概要 |
本課題では固体中ナノ空間である格子欠陥の化学状態を解明することを目的として,陽電子消滅法の手法開発およびその実証を行っている。格子欠陥に捕獲された陽電子が対消滅する際に発生するγ線のエネルギー拡がりは,消滅相手の電子の運動量を反映する。従って,欠陥が空孔-不純物の複合欠陥である場合,不純物原子の電子運動量の情報がγ線スペクトルに現れることから,これを高精度解析すれば,不純物の種類や量など欠陥状態に関して知見を得ることが可能となる。
本年度は,陽電子ビーム発生装置を立ち上げ,同時計数回路を用いて対消滅γ線スペクトルを高S/B比で測定することを可能とした。従来法に比較して,S/B比で約2桁の向上が図られたことになる。次に,単結晶シリコン中にイオン注入により生成した空孔-酸素複合欠陥に本手法を適用した。注入試料では,単純な空孔型欠陥を示すスペクトルを与えたが,試料をアニールしていくにつれ,600℃程度からΔE=2.1keV付近の強度が増大し,800℃ではΔE=0keVの強度は減少し,ΔE=2.1keVの強度が最大となった。本結果は,ΔE=2.1keVの強度が空孔と結合した酸素の電子を反映したものであることを示している。また,800℃試料でのスペクトルは,生成した欠陥が空孔を中心とした酸素クラスターであることを初めて実験的に示したものである。
本実験は,陽電子ビームを利用しており,工業的に解明が必要な表面1μm近傍層の半導体欠陥の挙動を解明できる点に大きな意義がある。来年度は,本手法を中心に,これまで未解明であったシリコン中の空孔-不純物複合欠陥の挙動解析を中心に解析し,新たな欠陥物質科学を開拓していく予定である。なお,本成果により,2000年8月に開催予定の第12回陽電子消滅法国際会議(独国,ミュンヘン)に招待講演を依頼されている。
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