| 研究課題/領域番号 |
12555088
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
中嶋 堅志郎 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (80024305)
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| 研究分担者 |
菱田 有二 (株)イオン工学研究所, 室長
安部 功二 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (30314074)
江龍 修 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (10223679)
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| キーワード | エルビウム / 酸素 / イオン共注入 / 固相エピタキシャル成長 / ESRセンター / SIMS / フォトルミネセンス / 蛍光寿命 |
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| 研究概要 |
1.Er発光中心の選択形成と構造
5x10^<18>〜3x10^<19>cm^<-3>の範囲で等しい濃度のErとOをイオン注入したn型Siを熱アニールした試料について、立方対称構造をもつ発光中心が形成される過程を詳細に調べ、以下の結果を明らかにした。
(1)[Er]=[O]=1x10^<19>cm^<-3>イオン注入した試料で、注入により形成されたアモルファス層が固相エピタキシャル(SPE)成長する過程で、Erは基板および表面結晶層-アモルファスの両界面から偏析を始め、平均飛程より表面側に偏析ピークを形成する。OはSPEの初期段階からErの移動に誘発されて移動し、SPE終了後はErとほぼ同じ分布を形成する。SPE成長速度はEr、Oを添加することにより、未添加の試料に比べて1桁以上増加する。Er-O発光中心はSPE初期段階で形成され、偏析で形成されたピーク領域では発光中心濃度は減少する。(111)SiにおけるEr中心の発光強度は(100)Siに比べて2〜3倍強い。以上により、Erはアニールの初期段階でOと強い相互作用を持ち、立方対称格子間位置で安定な発光中心を形成すると考えられる。
(2)Erイオン注入によりアモルファスSiに特徴的なESR中心が形成される。(g値=2.006)ESR中心は400℃から消滅し始め700℃のアニールで検出感度以下まで減少する。これと同時にEr発光中心が形成される。すなわちEr発光中心はアモルファスSiのSPE成長の過程で引き起こされたEr、Oの再配列により形成される。
2.Er発光中心の励起状態寿命
立方対称構造のEr-O発光中心が優勢な試料において、1.537μmにおける発光線の蛍光寿命測定の予備調査から従来考えられていた値より高速の減衰時定数を見出した。(1)の試料で77Kにおける蛍光寿命の早い成分は時定数約2.1nsで減衰する。その他に時定数の遅い成分も見出されているが、蛍光強度全体に占める割合は小さい。結論を得るにはデータの蓄積が必要であるが、これまで単一構造の発光中心をもつ試料について寿命測定された例は無いと思われ、本研究は発光中心の構造と蛍光寿命の大きさに相関がある可能性を示唆している。
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