SiC及び関連物質中の照射導入欠陥の生成効率における照射温度依存性の観測と解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12680509
• 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: 炭化珪素 / ワイドギャップ半導体 / 中性子照射効果 / 照射温度依存性 / 照射欠陥 / 欠陥回復過程 / 吸収スペクトル / 電気特性

研究概要

4H及び6H-SiC単結晶及びTiO_2単結晶等の関連物質について、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、電気特性の熱回復過程についても調べた。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^<29>Si(nγ)^<30>Si反応で生成される^<30>Pのドナーとしての働きを確認する実験も行った。
これらの実験の結果(1)SiCやTiO_2単結晶は、欠陥導入量の照射温度依存性が照射温度との指数関数的関係から異なる、(2)SiCのESR観測からSi空孔、Si空孔-Si空孔対及びSi空孔-C空孔対等の存在を確認、(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^<29>Si(nγ)^<30>Si反応で生成される^<30>P(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。(5)その結果p型6H-SiCがn型に転換する(C-V及びV-I測定で確認)。等のことが明らかとなった。また、シリカ、AIN、BNやGaP等の関連物質についても同様の実験を行い、多くの知見を得た。これらの成果について平成12年度内に国際雑誌、学会、各種研究会等で発表した。

研究成果

• [文献書誌] 金澤哲,岡田守民 他10名: "炭化ケイ素(SiC)の中性子照射効果と核転換注入に関する研究"京大原子炉実験所学術講演会報文集. 35. 174-184 (2001)
• [文献書誌] M.Okada 他5名: "Irradiation temperature dependance on production efficiency of defect indaced in neutron-irrediated silicon carbides"Nucl,INSTY, & Meth.,Phys,Res.. 166/167. 399-403 (2000)
• [文献書誌] K,Atobe,M,Okada 他1名: "Irradiation temperature dependence on defect formation in nitrides (AlN and C=BN)during neutron irradiation "Nucl,Instx,& Meth.,Phys,Res,. 166/167. 57-63 (2000)
• [文献書誌] S,Kanazawa,H,Okada 他5名: "Electron spin resonance in neutron-irradiated n-type 6H-silicon corbide"Mater,Sci,Forum. 338-342. 825-828 (2000)
• [文献書誌] S,Tamura,M,Okada 他4名: "Nuclear transmutation doping of phosphorus into 6H-SiC"Mater,Sci,Forum. 338-342. 849-852 (2000)
• [文献書誌] T,Ii,M,okada 他3名: "Study on the damaging process of in-resctor luminsescence "J,Nucl,Mater,. 283-287. 898-902 (2000)