ラマン散乱を用いたワイドギャップ半導体内結晶欠陥の高感度検出法の開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650017
• 研究機関: 宮崎大学
• 研究代表者: 中島 信一 宮崎大学, 工学部, 教授 (20029226)
• 研究分担者: 吉野 賢二 宮崎大学, 工学部, 助教授 (80284826) ; 前田 幸治 宮崎大学, 工学部, 助教授 (50219268) ; 碇 哲雄 宮崎大学, 工学部, 教授 (70113214)
• キーワード: ラマン散乱 / シリコンカーバイド / 積層欠陥評価 / ラマンイメージング / ラマン強度プロファイルの解析

研究概要

本年度においては
1.微ラマンシステムを組みあげ、半導体の微少領域の評価を可能にした。またシリンドリカルレンズを用いた線照射方式でラマン1,2次元像の測定が行えるようにした。
2.焦点距離60cmの分光器の分光像拡大器を取り付け実効焦点距離1.2mのシステムに改造し、スペクトル分解能を向上させた。
3.シリコンカーバイドの単結晶エピタキシャル膜における欠陥評価の評価法を開発した。この手法は(i)ラマン禁制の測定配置をとり、(ii)欠陥誘起のTOバンドを精密に測定し、その形状から欠陥の特性を解析するものである。この手法は、バックグラウンド信号が無い状態で測定するので、欠陥に由来する信号のみを高いS/N比で検出できる有利さがある。従って微弱な欠陥検出が可能になると考えられる。
4.6Hおよび4H-SiCポリタイプでは、798cm^<-1>のTOバンドが(0001)面を用いた後方散乱配置で禁制になり、欠陥特に積層欠陥によってこのバンドが誘起されることを見いだした。さらにあらかじめ積層欠陥密度をEDから見積もった試料でこのTOバンドの強度が欠陥密度のモニターとして使えることを実証した。
5.3C-SiCエピタキシャル膜では、膜裏面からの反射光によるポラリトンモードが、積層欠陥誘起TOバンドの測定の妨害になることを突き止め、偏光測定によって積層欠陥誘起バンドだけを抽出できることを検証した。
6.SiCにおける横波光学モードのラマンスペクトルの強度解析がポリタイプ構造の判定に有効であり、この強度分布がボンド分極率モデルに基づいて説明できることが中島らによって以前に実証されていた。本研究では縦波光学モードに対してもやはりボンド分極率モデルに基づいた解析が有効であり、このモデルがさらに共鳴ラマン領域でも適用できることを確かめた。

研究成果

• [文献書誌] S.Nakashima,Y.Nakatake,H,Harima,M.Katsuno,N.Ohtani: "Detection of stacking faults in 6H-SiC by Raman scattering"Appl.Phys.Letters. 77(22). 3612-3614 (2000)
• [文献書誌] T.Tomita,S.Saito,M.Baba,M.Hundhausen,T.Suemoto and S.Nakashima: "Selective resonance effect of the folder longitudinal phonon modes in the Raman spectra of SiC"Physical Review B. 62(19). 12896-12901 (2000)
• [文献書誌] S.Nakashima,H.Harima,T.Tomita,and T.Suemoto: "Raman intensity profiles of folded longitudinal phonon modes in SiC polytype"Physical Review B. 62(24). 16605-16611 (2000)
• [文献書誌] S.Nakashima and H.Harima: "Raman Imaging of Semiconductor Materials : Characterization of Static and Dynamic properties"Inst.Phys.Conf.. Series 165. 25-26 (2000)
• [文献書誌] T.Tomita,S.Saito,M.Baba,M.Hundhausen,T.Suemoto and S.Nakashima: "Selectively Resonant Raman Spectra of Folded Phonon Modes in SiC"Materials Science Forum. 338-342. 587-590 (2000)
• [文献書誌] 中島信一,播磨弘,勝野正和,大谷昇: "ラマン散乱分光法によるSiCの積層欠陥の評価"FEDジャーナル. 11(2). 57-60 (2000)
• [文献書誌] 中島信一(分担執筆): "SiCセラミック新材料 1.7ラマン分光とSiC多形の評価"日本学術振興会高温セラミック材料委員会第124委員会(内田老鶴圃). 10 (2000)