講演番号: 31a-L-35
CドープGaNの核反応分析:
格子間炭素とイエロールミネッセンスの相関について
法政大学 大学院
産業技術総合研究所
○水木
庸介 堀川 大介 佐野 浩亮 尾之上 飛鳥 栗山 一男
長谷川 雅考 坂本 勲
1. 実験装置
 出発材料
– GaN(0001)
 炭化条件
– 炭化温度 1000℃
– 炭化時間 3時間
– C2H6 flow 0.5ℓ/min
GaN中のイエロールミネッセンス(YL,~2.2eV)の
発光起源
1. VGa+donor(or acceptor)の複合欠陥
3. 核反応分析(undoped GaN)
2. 核反応分析
GaN:C
10cm
Furnace
Mylar film (12μm)
2. 格子間炭素(CI≧VGa) : Armitage et al. APL, 82, 3457 (2003)
D2+:2.6 MeV
Quartz Tube
目的
核反応
GaN
Pump
Thermocouple
格子間炭素の同定→核反応分析
C2H6
Quartz Boat
6mm
(a)
3
N:χmin~11 %
200
12C(d,p)13C
14N(d,p
15
4,5) N
16O(d,p )17O
1
14N(d,p
14N(d,p
0
200
400
3
4
<0001> oriented undoped GaN
400
Random
Aligned
Ga(d,d)
300
N:χmin~4 %
200
12C(d,p)13C
14N(d,p
15
4,5) N
16O(d,p )17O
1
100
0
0
200
14N(d,p
14N(d,p
400
15
3) N
600
800
7.炭素と窒素の変位率
15
3) N
600
1,2)
15N
1.5
undoped GaN
4
Random
Aligned
Ga(d,d)
300
0
N:σ(150° )~0.9mb/sr
Random
Aligned
Ga in GaN
<炭素と窒素の変位率>
12C(d,p)13C
50
NORMALIZED YIELD
ENERGY [MeV]
2
C-doped GaN
100
14N(d,p)15N
1
500
150
100
400
C:σ(165° )~95mb/sr
6. RBS/チャネリング・ディップ
C:χmin~43 %
0
(b)
C-doped GaN
100
ND=(χmin-χ0min)/(1-χ0min)
1
0.5
<炭素及び窒素の変位濃度>
CI =nC×0.74 =2.7×1020cm-3
NI =nN×0.08 =3.2×1021cm-3
undoped
C doped
C:χmin~85 %
800
0
0
CHANNEL NUMBER
710
720
730
CHANNEL NUMBER
8. 格子間炭素(計算値)
-2
740
-1
0
1
Carbon in GaN:3.7×1020cm-3 Nitrogen in GaN:4.38×1022cm-3
2
TILT ANGLE [degrees]
10. まとめ
9. フォトルミネッセンス
(CI-CN)+3
CI+4
10
1
3.5
3.0
ENERGY [eV]
2.5
2.2
20 K
CB
2.1eV(YL)
1.4eV
VB
CB
1.7eV
2.3eV(YL)
VB
10
10
-1
(b) undoped GaN
10
10
A.F.Wright, J.Appl. Phys.92, 2575 (2002).
核反応分析測定結果から格子間にCが存在し、それに
よってN原子が変位を生じていることを同定した。
(a) C-doped GaN
0
炭素ドープGaNのYLの発光起源は格子間炭素に
よる発光であると同定した。
-2
-3
400
Cの変位率~74 %
Nの変位率~7.5 %
ψ1/2=0.94°
50
PL INTENSITY [arb.units]
1
500
12C(d,p)13C
ENERGY [MeV]
2
CHANNEL NUMBER
5. 核反応分析
NUCLEAR REACTION YIELD [counts]
NUCLEAR REACTION YIELD [counts]
4. 核反応分析(C-doped GaN)
NR Cross-section
NUCLEAR REACTION YIELD [counts]
はじめに
500
WAVELENGTH [nm]
600
1,2)
15N
ダウンロード

C-doped GaN