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

1. 6. ＲＢＳ/チャネリング・ディップ 4. 核反応分析（C-doped GaN） はじめに 5. 核反応分析 10. まとめ 7.炭素と窒素の変位率 3. 核反応分析（undoped GaN） 8. 格子間炭素(計算値） 2. 核反応分析 9. フォトルミネッセンス 150 1.5 ENERGY [MeV] ENERGY [MeV] undoped GaN (a) (CI-CN)+3 ＧａN：Ｃ CI+4 ENERGY [eV] Ga in GaN 2 1 3 4 2 1 3 4 GaN中のイエロールミネッセンス(ＹＬ,～２．２ｅＶ）の 発光起源 Ｒａｎｄｏｍ　 Ａｌｉｇｎｅｄ NR Cross-section <炭素と窒素の変位率> 500 500 3.5 3.0 2.5 2.2 NUCLEAR REACTION YIELD [counts] NUCLEAR REACTION YIELD [counts] 100 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 1 NUCLEAR REACTION YIELD [counts] C-dopedGaN <0001> oriented undoped GaN 10 )~95mb/sr C:σ(165° 20 K SSD Cの変位率~74 % Nの変位率~7.5 % 12C(d,p)13C １６５° ND=(χmin-χ0min)/(1-χ0min) 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。 Ga(d,d) 400 Ｒａｎｄｏｍ　 Ａｌｉｇｎｅｄ 400 (a) C-doped GaN Ｒａｎｄｏｍ　 Ａｌｉｇｎｅｄ )~0.9mb/sr N:σ(150° Ga(d,d) 50 1 1. VGa＋donor(or acceptor)の複合欠陥 0 10 ＧａＮ CB CB Ｃ:χmin~43 % Mylar film (12μｍ) Ｎ:χmin~11 % 300 300 Ｎ:χmin~4 % 0 NORMALIZED YIELD 2. 格子間炭素(CI≧VGa) : Armitage et al. APL, 82, 3457 (2003) D2+：2.6 MeV (b) C-doped GaN -1 2.3eV(YL) ψ1/2=0.94° 2.1eV(YL) PL INTENSITY [arb.units] 10 1.7eV 200 1.4eV 200 VB VB 12C(d,p)13C (b) undoped GaN 目的 0.5 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。 100 12C(d,p)13C 核反応 14N(d,p4,5)15N 16O(d,p1)17O <炭素及び窒素の変位濃度> -2 14N(d,p4,5)15N 16O(d,p1)17O 14N(d,p1,2)15N ○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 10 法政大学 大学院 産業技術総合研究所 100 100 14N(d,p1,2)15N 14N(d,p3)15N 12C(d,p)13C 格子間炭素の同定→核反応分析 14N(d,p3)15N CI =nC×0.74 =2.7×1020cm-3 NI =nN×0.08 =3.2×1021cm-3 50 undoped Cdoped 14N(d,p)15N 0 -3 0 Ｃ:χmin~85 % 10 0 200 400 600 800 0 200 400 600 800 0 400 600 500 0 CHANNEL NUMBER Carbon in GaN:3.7×1020cm-3 Nitrogen in GaN:4.38×1022cm-3 -2 -1 0 1 2 WAVELENGTH [nm] CHANNEL NUMBER A.F.Wright, J.Appl. Phys.92, 2575 (2002). 740 710 720 730 TILT ANGLE [degrees] CHANNEL NUMBER 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 • C２Ｈ６flow 0.5ℓ/min 10cm Furnace Quartz Tube GaN Pump Thermocouple C２H６ Quartz Boat 6mm 講演番号: 31a-L-35