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 上殿研究室では,SLOWチームとRIチームに分かれて様々な試料を測定しています.

      

 ・Siベース半導体の欠陥評価
  <ガスクラスターイオン注入Si>
  ガスクラスターイオン注入は,原子の塊(クラスター)をイオン化させて高速で固体表面に衝突させる表面加工技術で す.単原子イオン注入とは異なる効果 が得られ,極浅イオン注入や高効率スパッタリングなどの高速・高精度ナノ加工技術として期待されています.しかし,ガス クラスターイオン注入による欠陥の 導入過程については知見が得られていません.
  そこで空孔型欠陥の検出に鋭敏な陽電子消滅法を用いて,Arクラスターイオン注入Siに導入された欠陥の評価を行い ました.欠陥の深さ分布と欠陥の種類を求めました.(Jpn. J. Appl. Phys. 49,051301)

  <プラズマBイオン注入Si>
  MOSFETの微細化に伴い,ソース/ドレイン接合の深さは表面から10nmというレベルが求められています.そこ で,新たな不純物ドープ法としてプ ラズマドーピング法が期待されています.ドープ後には不純物を活性化させるため焼鈍が行われます.よって,焼鈍の前後で プラズマドープ層に導入される欠陥 の種類に関する知見を得ることは,プラズマドープ法のプロセス開発において極めて重要です.そこで,プラズマBイオン注 入SiにRTA(Rapid Thermal Annealing)を行い測定を行いました.極浅p型層中の活性なBと不活性なBに対して陽電子消滅法による解析を行 い,欠陥の深さ分布と欠陥種を求め ました.

 ・窒化物半導体の欠陥評価
  GaN,InN,AlNといった窒化物半導体はGa,In,Alの比 率を変えて混晶を作ることによ り,0.65eV〜6.2eVの広い範囲でバンドギャップを制御することが可能です.これにより幅広い波長での発光・受 光デバイスを作製することができま す.現在,様々な発光デバイス(LED等)の材料として利用されています.光の吸収効率が高いことから次世代の高効率太 陽電池の材料としても期待されてい ます.また,物理的にも化学的にも安定,電子の飽和速度が高い,熱伝導率が高いなどの多くの利点から幅広いデバイスへの 応用が期待されています.
  一方で,構成元素に蒸気圧の高い窒素を含んでいることや結晶成長の基板と結晶の格子不整合率が大きいことから,点欠 陥が多く含まれていると考えられま す.点欠陥は結晶の電気的特性に大きな影響を与えますし,発光・光吸収を抑制する可能性もあります.そのため,点欠陥の 制御はデバイス性能・信頼性の向上 に必須の課題となっています.点欠陥の振る舞いについては不明な点が多くあります.
  そこで,陽電子消滅法を用いて窒化物半導体中の空孔型欠陥の評価を行い,導入された欠陥の種々の振る舞いについて情 報を求めました.(J. Appl. Phys. 111, 013512 他)


 上記以外にも各種化合物半導体,絶縁膜(low-k,high-k),金属薄膜等の測定を行っています.(詳細はPaperをご覧ください.)


 主に,開発用ビームライン:SLOW2を用いて開発して います.応用加速器部門への移設作業を行いました. 作業風景はこちら
現在は主にパルスシステムとビーム集束システムの開発を 行っています.
 また,産業技術総合研究所に出向き,陽電子ビームによる計測に用いる様々なシステムの開発を行っていま す.

 通常のビームラインはビーム径が大きいため試料の局所的な欠陥評価を行なうのが困難です. しかし磁界型レンズを用いてビームを集束することで局所的な欠陥評価が可能になります. さらに3次元マニュピレーターを用いて試料位置を変えることで試料面位置での欠陥分布を測定することができます.


▲ Fig.1 欠陥マッピングシステム全体


▲ Fig.2 欠陥マッピングシステム試料部


▲ Fig.3 集束前のビーム径


▲ Fig.4 集束後のビーム径



▲ Fig.5 欠陥マッピングシステム用計測アプリケーション



  低速陽電子ビームをパルス化して試料に打ち込むことで陽電子寿命を測定することができます. パルス陽電子ビームは通常の低速陽電子ビームと同様に打ち込み深さを変えることができるので,任意の深さ位置での陽電子 寿命測定が可能になり, 薄膜試料の空孔型欠陥や空隙のサイズを推定することができるようになります.


▲ Fig.1 パルス陽電子ビームライン モジュール部


▲ Fig.2 チョッパー導入部



  複数の半導体検出器を用いることでγ線の検出効率を向上させ,ドップラー拡がり測定の計測時 間の短縮化を図る研究を行っています.



  レーザーを試料に照射しながらドップラー拡がり測定を行うシステムの開発を行っています.現 在,SLOW1にて運用しています.
半導体光学素子材料の励起が可能な325 nm He-Cdレーザーを はじめ,250-1200nmの範囲の単色光を照射することが可能です.


▲ Fig.1 照射システム チャンバー内部
▲ Fig.2 光を照射した試料



SLOW      RI


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