JPH1096702A - 格子欠陥測定方法および装置 - Google Patents
格子欠陥測定方法および装置Info
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- JPH1096702A JPH1096702A JP8271647A JP27164796A JPH1096702A JP H1096702 A JPH1096702 A JP H1096702A JP 8271647 A JP8271647 A JP 8271647A JP 27164796 A JP27164796 A JP 27164796A JP H1096702 A JPH1096702 A JP H1096702A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空孔型格子欠陥の最近接に存在する原子を同
定することが可能な格子欠陥測定方法および装置を提供
する。 【解決手段】 陽電子発生源１から試料２に入射された
陽電子が空孔型格子欠陥に捕捉され、その格子欠陥の最
近接原子の電子と対消滅することによって空孔型格子欠
陥の最近接原子に空位軌道が形成され、その空位軌道へ
エネルギー準位のより高い軌道の電子が遷移することに
よって発生する特性Ｘ線をＸ線検出器４で検出し、その
検出した特性Ｘ線の解析をＸ線データ解析装置５，６で
行うようにすることにより、原子特有のエネルギー値や
強度を持つ特性Ｘ線から、空孔型格子欠陥の最近接に存
在する原子の種類やその濃度についての情報を得ること
ができるようにする。
定することが可能な格子欠陥測定方法および装置を提供
する。 【解決手段】 陽電子発生源１から試料２に入射された
陽電子が空孔型格子欠陥に捕捉され、その格子欠陥の最
近接原子の電子と対消滅することによって空孔型格子欠
陥の最近接原子に空位軌道が形成され、その空位軌道へ
エネルギー準位のより高い軌道の電子が遷移することに
よって発生する特性Ｘ線をＸ線検出器４で検出し、その
検出した特性Ｘ線の解析をＸ線データ解析装置５，６で
行うようにすることにより、原子特有のエネルギー値や
強度を持つ特性Ｘ線から、空孔型格子欠陥の最近接に存
在する原子の種類やその濃度についての情報を得ること
ができるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物質の格子欠陥を
測定する格子欠陥測定方法および装置に関するものであ
る。
測定する格子欠陥測定方法および装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、陽電子は、物質の空孔型格子欠陥
を検出するためのプローブとして幅広く用いられている
（“Positron in Solids”P.Hautojarvi編著、Springer
-Verlag(1979) ）。陽電子の発生には、β+ 壊変する放
射性同位元素の利用や、各種加速器において発生する制
動放射Ｘ線による対生成の利用などがある。
を検出するためのプローブとして幅広く用いられている
（“Positron in Solids”P.Hautojarvi編著、Springer
-Verlag(1979) ）。陽電子の発生には、β+ 壊変する放
射性同位元素の利用や、各種加速器において発生する制
動放射Ｘ線による対生成の利用などがある。
【０００３】これらの陽電子発生源から発生した陽電子
のエネルギーは、数１００ｋｅＶ（ｅＶ：エレクトロン
ボルト）を最大値とした連続エネルギー分布を持ってい
るので、物質のバルクの情報を得るときには、これらの
発生源から発生した陽電子をそのまま用いる。また、物
質の表面層（数μｍ深さ以内）の情報を引き出すときに
は、単色のエネルギーの陽電子のみを利用する陽電子ビ
ームを用いる。
のエネルギーは、数１００ｋｅＶ（ｅＶ：エレクトロン
ボルト）を最大値とした連続エネルギー分布を持ってい
るので、物質のバルクの情報を得るときには、これらの
発生源から発生した陽電子をそのまま用いる。また、物
質の表面層（数μｍ深さ以内）の情報を引き出すときに
は、単色のエネルギーの陽電子のみを利用する陽電子ビ
ームを用いる。
【０００４】陽電子は、固体試料中に入射すると１０
-12 秒以内に熱化し、格子間を拡散する。固体中には多
くの電子が存在するため、例えば金属中では平均１２５
ピコ秒の寿命の後、電子と対消滅して５１１ｋｅＶのγ
線を２本反平行方向に放出する。また、Ｓｉのような半
導体では、２２０ピコ秒で消滅する。
-12 秒以内に熱化し、格子間を拡散する。固体中には多
くの電子が存在するため、例えば金属中では平均１２５
ピコ秒の寿命の後、電子と対消滅して５１１ｋｅＶのγ
線を２本反平行方向に放出する。また、Ｓｉのような半
導体では、２２０ピコ秒で消滅する。
【０００５】一方、固体中に空孔型の格子欠陥が存在す
ると、格子欠陥位置には原子がないことから、格子欠陥
位置では陽電子のポテンシャルが低下し、陽電子はそこ
に選択的に捕捉されるので、陽電子は格子欠陥の高感度
なプローブとなる。
ると、格子欠陥位置には原子がないことから、格子欠陥
位置では陽電子のポテンシャルが低下し、陽電子はそこ
に選択的に捕捉されるので、陽電子は格子欠陥の高感度
なプローブとなる。
【０００６】濃度的には、原子一千万個に一個の割合で
空孔型格子欠陥があれば、陽電子は捕捉されはじめ、千
個に一個の割合で欠陥が存在すれば、陽電子は必ず欠陥
に捕捉される。このように、捕捉確率は欠陥濃度に依存
する。また、陽電子の捕捉速度は、格子欠陥サイズに依
存する。
空孔型格子欠陥があれば、陽電子は捕捉されはじめ、千
個に一個の割合で欠陥が存在すれば、陽電子は必ず欠陥
に捕捉される。このように、捕捉確率は欠陥濃度に依存
する。また、陽電子の捕捉速度は、格子欠陥サイズに依
存する。
【０００７】空孔型の格子欠陥では電子密度が低く、陽
電子が電子と対消滅するまでの寿命が延びることから、
陽電子の寿命測定によって欠陥のサイズとその濃度とを
決定することができる。例えば、Ｓｉ中の原子空孔にお
ける陽電子の寿命は２７０ピコ秒であり、完全結晶に比
較して５０ピコ秒ほど長くなる。また、複空孔では寿命
は３２０ピコ秒、４つの空孔の集合体では３９０〜４５
０ピコ秒、５つの空孔の集合体では４８０〜５２０ピコ
秒となる。
電子が電子と対消滅するまでの寿命が延びることから、
陽電子の寿命測定によって欠陥のサイズとその濃度とを
決定することができる。例えば、Ｓｉ中の原子空孔にお
ける陽電子の寿命は２７０ピコ秒であり、完全結晶に比
較して５０ピコ秒ほど長くなる。また、複空孔では寿命
は３２０ピコ秒、４つの空孔の集合体では３９０〜４５
０ピコ秒、５つの空孔の集合体では４８０〜５２０ピコ
秒となる。
【０００８】陽電子の寿命測定の原理は以下の通りであ
る。すなわち、まず、β+ 壊変する放射性同位元素22Ｎ
ａから陽電子が放出されると同時に発生する１．２８Ｍ
ｅＶのγ線を、スタート信号として検出する。次に、試
料中で陽電子が消滅する際には５１１ｋｅＶのγ線が発
生するので、それをストップ信号として検出する。これ
らのスタート信号とストップ信号との時間差が陽電子の
寿命となることから、時間差の計測により陽電子の寿命
スペクトルを得ることができる。
る。すなわち、まず、β+ 壊変する放射性同位元素22Ｎ
ａから陽電子が放出されると同時に発生する１．２８Ｍ
ｅＶのγ線を、スタート信号として検出する。次に、試
料中で陽電子が消滅する際には５１１ｋｅＶのγ線が発
生するので、それをストップ信号として検出する。これ
らのスタート信号とストップ信号との時間差が陽電子の
寿命となることから、時間差の計測により陽電子の寿命
スペクトルを得ることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術の陽電子寿命測定方法では、空孔型格子欠陥のサイズ
やその濃度を決定することができるため、格子欠陥の空
孔部分についての情報は得られたが、格子欠陥の周りに
存在している原子の種類の情報を得ることは困難であっ
た。
術の陽電子寿命測定方法では、空孔型格子欠陥のサイズ
やその濃度を決定することができるため、格子欠陥の空
孔部分についての情報は得られたが、格子欠陥の周りに
存在している原子の種類の情報を得ることは困難であっ
た。
【００１０】一般的に、格子欠陥は、物質中のある種の
原子の格子点にのみ選択的に形成される空孔型格子欠陥
として存在したり、空孔と微量不純物原子とが対になっ
た複合体として存在している場合がある。そこで、空孔
の格子位置を決定したり、結合している原子を同定した
りするために、空孔型格子欠陥に最近接する原子種の情
報が必要となる。
原子の格子点にのみ選択的に形成される空孔型格子欠陥
として存在したり、空孔と微量不純物原子とが対になっ
た複合体として存在している場合がある。そこで、空孔
の格子位置を決定したり、結合している原子を同定した
りするために、空孔型格子欠陥に最近接する原子種の情
報が必要となる。
【００１１】本発明は、このような実情に鑑みて成され
たものであり、空孔型格子欠陥の最近接に存在する原子
を同定することが可能な格子欠陥測定方法および装置を
提供することを目的としている。
たものであり、空孔型格子欠陥の最近接に存在する原子
を同定することが可能な格子欠陥測定方法および装置を
提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の格子欠陥測定方法は、試料に入射された陽電
子が空孔型格子欠陥に捕捉され、その格子欠陥の最近接
原子の電子と対消滅することによって空孔型格子欠陥の
最近接原子に空位軌道が形成され、その空位軌道へエネ
ルギー準位のより高い軌道の電子が遷移することによっ
て発生する特性Ｘ線のエネルギー値と強度とから、空孔
型格子欠陥の最近接に存在する原子を同定することを特
徴とする。
に本発明の格子欠陥測定方法は、試料に入射された陽電
子が空孔型格子欠陥に捕捉され、その格子欠陥の最近接
原子の電子と対消滅することによって空孔型格子欠陥の
最近接原子に空位軌道が形成され、その空位軌道へエネ
ルギー準位のより高い軌道の電子が遷移することによっ
て発生する特性Ｘ線のエネルギー値と強度とから、空孔
型格子欠陥の最近接に存在する原子を同定することを特
徴とする。
【００１３】固体試料中に入射された陽電子は急速に熱
化し、固体中に空孔型格子欠陥が存在すれば陽電子はそ
こに選択的に捕捉される。その捕捉確率は空孔型格子欠
陥の濃度に依存する。陽電子は、２００ピコ秒〜１ナノ
秒の寿命で電子と対消滅するが、その相手の電子は空孔
型格子欠陥の最近接に存在する原子の電子である。
化し、固体中に空孔型格子欠陥が存在すれば陽電子はそ
こに選択的に捕捉される。その捕捉確率は空孔型格子欠
陥の濃度に依存する。陽電子は、２００ピコ秒〜１ナノ
秒の寿命で電子と対消滅するが、その相手の電子は空孔
型格子欠陥の最近接に存在する原子の電子である。
【００１４】対消滅する相手の電子には外殻電子と内殻
電子とがあるが、内殻電子が対消滅する相手であった場
合はそこに空位軌道が形成され、その空位軌道にエネル
ギー準位のより高い軌道の電子が遷移する。そして、そ
の準位間に相当する余分のエネルギーが特性Ｘ線として
放出される。
電子とがあるが、内殻電子が対消滅する相手であった場
合はそこに空位軌道が形成され、その空位軌道にエネル
ギー準位のより高い軌道の電子が遷移する。そして、そ
の準位間に相当する余分のエネルギーが特性Ｘ線として
放出される。
【００１５】特性Ｘ線のエネルギーＥc は、エネルギー
保存則により、 Ｅc ＝Ｅa −Ｅb で与えられる。ここで、Ｅa は陽電子と対消滅した電子
の結合エネルギー、Ｅbは落ち込む電子の結合エネルギ
ーである。
保存則により、 Ｅc ＝Ｅa −Ｅb で与えられる。ここで、Ｅa は陽電子と対消滅した電子
の結合エネルギー、Ｅbは落ち込む電子の結合エネルギ
ーである。
【００１６】各軌道準位の結合エネルギーは原子に固有
の値を持っており、その差分である特性Ｘ線のエネルギ
ー値を分光機能を含むＸ線計測システムにより計測すれ
ば、そのＸ線エネルギー値から空孔欠陥の最近接に存在
する原子を同定することができる。また、Ｘ線の強度か
らその原子の濃度を決定することが可能である。
の値を持っており、その差分である特性Ｘ線のエネルギ
ー値を分光機能を含むＸ線計測システムにより計測すれ
ば、そのＸ線エネルギー値から空孔欠陥の最近接に存在
する原子を同定することができる。また、Ｘ線の強度か
らその原子の濃度を決定することが可能である。
【００１７】上記原理に基づいた格子欠陥測定のための
装置としては、試料に入射させる陽電子を発生する陽電
子発生源を、試料に陽電子を直接入射可能なように配置
するとともに、試料から発生する特性Ｘ線のエネルギー
分光検出のためのＸ線検出器を、試料から発生した特性
Ｘ線を検出できるように設置し、Ｘ線スペクトル解析を
行うためのデータ解析装置を備えたことを特徴とするも
のである。また、従来技術である陽電子寿命測定装置を
同時に用いることにより、空孔型格子欠陥自身のサイズ
と濃度についての情報も得ることが可能となる。
装置としては、試料に入射させる陽電子を発生する陽電
子発生源を、試料に陽電子を直接入射可能なように配置
するとともに、試料から発生する特性Ｘ線のエネルギー
分光検出のためのＸ線検出器を、試料から発生した特性
Ｘ線を検出できるように設置し、Ｘ線スペクトル解析を
行うためのデータ解析装置を備えたことを特徴とするも
のである。また、従来技術である陽電子寿命測定装置を
同時に用いることにより、空孔型格子欠陥自身のサイズ
と濃度についての情報も得ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。本実施形態の格子欠陥測定装置の
構成要素は、陽電子発生源、試料固定台、Ｘ線検出器お
よびＸ線データ解析装置であり、その構成の一例を図１
に示した。
に基づいて説明する。本実施形態の格子欠陥測定装置の
構成要素は、陽電子発生源、試料固定台、Ｘ線検出器お
よびＸ線データ解析装置であり、その構成の一例を図１
に示した。
【００１９】すなわち、１０-3Ｐａ（パスカル）以下に
排気された高真空室７内に、陽電子発生源１、試料２、
試料固定台３およびＸ線検出器４を配置する。物質のバ
ルクの情報を引き出す場合には、試料２に入射させる陽
電子の発生源１として、β+壊変する放射性同位元素
（例えば22Ｎａ）を試料２の近傍に配置する。例えば、
カプトンフォイル上に陽電子線源22ＮａＣｌ溶液を蒸発
乾固密着させ、それを試料固定台３上に置かれた試料２
の上に配置する。なお、本実施形態に関して試料２につ
いての制約は特にない。
排気された高真空室７内に、陽電子発生源１、試料２、
試料固定台３およびＸ線検出器４を配置する。物質のバ
ルクの情報を引き出す場合には、試料２に入射させる陽
電子の発生源１として、β+壊変する放射性同位元素
（例えば22Ｎａ）を試料２の近傍に配置する。例えば、
カプトンフォイル上に陽電子線源22ＮａＣｌ溶液を蒸発
乾固密着させ、それを試料固定台３上に置かれた試料２
の上に配置する。なお、本実施形態に関して試料２につ
いての制約は特にない。
【００２０】陽電子発生源１から試料２に入射した陽電
子と電子との対消滅により発生した特性Ｘ線は、Ｘ線検
出器４によりエネルギー分光され検出される。このＸ線
検出器４としては、エネルギー分散型のＳｉ（Ｌｉ）型
半導体検出器を利用することが、処理の迅速および多元
素同時分析という観点から最適である。また、Ｂ，Ｃ，
Ｎのような軽元素についても、検出器の全面に窓がない
ウィンドウレス型のＳｉ（Ｌｉ）型半導体検出器により
測定が可能である。半導体検出器は、熱雑音を抑制する
ために冷却する必要がある。そのために、液体窒素溜９
からＸ線検出器４に冷媒の液体窒素を供給する。
子と電子との対消滅により発生した特性Ｘ線は、Ｘ線検
出器４によりエネルギー分光され検出される。このＸ線
検出器４としては、エネルギー分散型のＳｉ（Ｌｉ）型
半導体検出器を利用することが、処理の迅速および多元
素同時分析という観点から最適である。また、Ｂ，Ｃ，
Ｎのような軽元素についても、検出器の全面に窓がない
ウィンドウレス型のＳｉ（Ｌｉ）型半導体検出器により
測定が可能である。半導体検出器は、熱雑音を抑制する
ために冷却する必要がある。そのために、液体窒素溜９
からＸ線検出器４に冷媒の液体窒素を供給する。
【００２１】Ｘ線データ解析装置は、増幅器５と多重波
高分析器６とから構成される。すなわち、Ｘ線検出器４
からの出力信号を増幅器５で増幅し、その増幅信号に基
づいて多重波高分析器６により波高分析し、Ｘ線スペク
トルとして計測する。なお、陽電子発生源１からのγ線
やＸ線が混入しないように、陽電子発生源１の周りおよ
びＸ線検出器４の周りを十分に遮蔽することが好まし
い。例えば、図１に示したように、陽電子発生源１およ
びＸ線検出器４の周りを鉛板８などで遮蔽するのが有効
である。
高分析器６とから構成される。すなわち、Ｘ線検出器４
からの出力信号を増幅器５で増幅し、その増幅信号に基
づいて多重波高分析器６により波高分析し、Ｘ線スペク
トルとして計測する。なお、陽電子発生源１からのγ線
やＸ線が混入しないように、陽電子発生源１の周りおよ
びＸ線検出器４の周りを十分に遮蔽することが好まし
い。例えば、図１に示したように、陽電子発生源１およ
びＸ線検出器４の周りを鉛板８などで遮蔽するのが有効
である。
【００２２】また、試料２に入射した陽電子と空孔型格
子欠陥の最近接原子の電子とが対消滅することによって
発生する特性Ｘ線の測定とともに、従来の技術の項で説
明した陽電子寿命の測定を行えば、空孔型格子欠陥自身
のサイズや濃度も同時に測定することが可能である。こ
のように陽電子寿命を同時に測定するための装置の一例
を、図２に示した。
子欠陥の最近接原子の電子とが対消滅することによって
発生する特性Ｘ線の測定とともに、従来の技術の項で説
明した陽電子寿命の測定を行えば、空孔型格子欠陥自身
のサイズや濃度も同時に測定することが可能である。こ
のように陽電子寿命を同時に測定するための装置の一例
を、図２に示した。
【００２３】図２の例では、１０-3Ｐａ以下に排気され
た高真空室７内に、図１に示した要素に加えて、第１の
γ線検出器１０，１２と第２のγ線検出器１１，１３と
を試料２の近傍に配置する。第１のγ線検出器１０，１
２は、β+ 壊変する放射性同位元素（例えば22Ｎａ）が
陽電子を放出する際に発生するγ線（22Ｎａでは１．２
８ＭｅＶのγ線、以後これをスタート信号と呼ぶ）を検
出するためのものである。また、第２のγ線検出器１
１，１３は、試料２内で陽電子が電子と対消滅した際に
発生する５１１ｋｅＶの対消滅γ線（以後これをストッ
プ信号と呼ぶ）を検出するためのものである。
た高真空室７内に、図１に示した要素に加えて、第１の
γ線検出器１０，１２と第２のγ線検出器１１，１３と
を試料２の近傍に配置する。第１のγ線検出器１０，１
２は、β+ 壊変する放射性同位元素（例えば22Ｎａ）が
陽電子を放出する際に発生するγ線（22Ｎａでは１．２
８ＭｅＶのγ線、以後これをスタート信号と呼ぶ）を検
出するためのものである。また、第２のγ線検出器１
１，１３は、試料２内で陽電子が電子と対消滅した際に
発生する５１１ｋｅＶの対消滅γ線（以後これをストッ
プ信号と呼ぶ）を検出するためのものである。
【００２４】γ線検出器としては、プラスチックシンチ
レータ１０，１１あるいはＢａＦ2シンチレータと光電
子増倍管１２，１３とを組み合わせたシンチレーション
検出器が、処理の高速性および廉価という観点から好ま
しい。
レータ１０，１１あるいはＢａＦ2シンチレータと光電
子増倍管１２，１３とを組み合わせたシンチレーション
検出器が、処理の高速性および廉価という観点から好ま
しい。
【００２５】上記スタート信号とストップ信号との時間
差が陽電子の寿命と一致するため、その時間差を検出す
るための計測系を第１のγ線検出器１０，１２および第
２のγ線検出器１１，１３の後段に設置する。上記第１
のγ線検出器１０，１２から出力されたスタート信号と
上記第２のγ線検出器１１，１３から出力されたストッ
プ信号は、それぞれコンスタントフラクションディスク
リミネータ１４，１５でエネルギー分別され、遅延回路
１７，１８を通った後、時間波高変換器１９で時間差の
信号に変換される。そして、この時間差の信号をもと
に、多重波高分析器２０で陽電子の寿命スペクトルが形
成される。
差が陽電子の寿命と一致するため、その時間差を検出す
るための計測系を第１のγ線検出器１０，１２および第
２のγ線検出器１１，１３の後段に設置する。上記第１
のγ線検出器１０，１２から出力されたスタート信号と
上記第２のγ線検出器１１，１３から出力されたストッ
プ信号は、それぞれコンスタントフラクションディスク
リミネータ１４，１５でエネルギー分別され、遅延回路
１７，１８を通った後、時間波高変換器１９で時間差の
信号に変換される。そして、この時間差の信号をもと
に、多重波高分析器２０で陽電子の寿命スペクトルが形
成される。
【００２６】なお、スタート信号とストップ信号との同
時性（すなわち、発生した陽電子と消滅した陽電子とが
同一の陽電子であるという保証）は、ファーストコイン
シデンス１６で検査される。
時性（すなわち、発生した陽電子と消滅した陽電子とが
同一の陽電子であるという保証）は、ファーストコイン
シデンス１６で検査される。
【００２７】次に、物質の表面層（数μｍ厚内の領域）
の情報を引き出す場合には、陽電子発生源１としては単
色の陽電子ビームを発生するものを用い、陽電子ビーム
が試料２に入射できるように陽電子ビーム発生源を配置
する。その構成例を図３に示す。
の情報を引き出す場合には、陽電子発生源１としては単
色の陽電子ビームを発生するものを用い、陽電子ビーム
が試料２に入射できるように陽電子ビーム発生源を配置
する。その構成例を図３に示す。
【００２８】図３において、陽電子ビーム発生源２１、
試料２、試料固定台３およびＸ線検出器４を、１０-3Ｐ
ａ以下に排気された高真空室７内に装備する。そして、
陽電子ビーム発生源２１から発生した単一エネルギーの
陽電子ビーム２２を試料固定台３に固定された試料２に
入射する。このとき試料２から発生した特性Ｘ線をＳｉ
（Ｌｉ）型半導体検出器４で検出し、その検出信号を増
幅器５で増幅した後、多重波高分析器６で計測すること
により、Ｘ線スペクトルを得る。
試料２、試料固定台３およびＸ線検出器４を、１０-3Ｐ
ａ以下に排気された高真空室７内に装備する。そして、
陽電子ビーム発生源２１から発生した単一エネルギーの
陽電子ビーム２２を試料固定台３に固定された試料２に
入射する。このとき試料２から発生した特性Ｘ線をＳｉ
（Ｌｉ）型半導体検出器４で検出し、その検出信号を増
幅器５で増幅した後、多重波高分析器６で計測すること
により、Ｘ線スペクトルを得る。
【００２９】これにより、上記の測定方法により計測し
たＸ線スペクトルのＸ線エネルギー値から空孔型格子欠
陥の最近接に位置する原子の種類を決定し、かつ、その
ピーク強度から近傍原子の濃度を求めることができる。
たＸ線スペクトルのＸ線エネルギー値から空孔型格子欠
陥の最近接に位置する原子の種類を決定し、かつ、その
ピーク強度から近傍原子の濃度を求めることができる。
【００３０】
（第１の実施例）空孔型格子欠陥がＩｎあるいはＰのど
ちらか一方の格子点に選択的に形成されることが知られ
ている化合物半導体ＩｎＰを用いて、電子線照射して空
孔型格子欠陥を生成させた場合、空孔はＩｎの格子に形
成されるのかＰの格子に形成されるのかを本実施形態に
より決定した例を以下に示す。
ちらか一方の格子点に選択的に形成されることが知られ
ている化合物半導体ＩｎＰを用いて、電子線照射して空
孔型格子欠陥を生成させた場合、空孔はＩｎの格子に形
成されるのかＰの格子に形成されるのかを本実施形態に
より決定した例を以下に示す。
【００３１】ここでは、試料２として単結晶ＩｎＰを用
い、３ＭｅＶの電子線を室温で３×１０17／ｃｍ2 照射
し、格子欠陥を生成させた。そして、図１に示した実施
形態による格子欠陥測定装置を用いて特性Ｘ線の測定を
行った。線源強度は０．３７ＭＢｑ（Ｂｑ：ベクレル）
であり、容器内真空度は１×１０-3Ｐａである。これに
より測定したＸ線スペクトルの結果を、図４に示す。
い、３ＭｅＶの電子線を室温で３×１０17／ｃｍ2 照射
し、格子欠陥を生成させた。そして、図１に示した実施
形態による格子欠陥測定装置を用いて特性Ｘ線の測定を
行った。線源強度は０．３７ＭＢｑ（Ｂｑ：ベクレル）
であり、容器内真空度は１×１０-3Ｐａである。これに
より測定したＸ線スペクトルの結果を、図４に示す。
【００３２】図４に示されるように、Ｉｎの特性Ｘ線
（Ｌα線）の３．２８７ｋｅＶのところにピークが認め
られ、Ｐの特性Ｘ線（Ｋα線）である２．０１５ｋｅＶ
のところにはピークは認められなかった。この結果は、
陽電子がＩｎの電子と対消滅していることを示し、空孔
型格子欠陥はＰの格子点に存在していることが分かる。
以上、化合物における空孔型格子欠陥がどの格子点を占
めているのかを本実施形態により明らかにした。
（Ｌα線）の３．２８７ｋｅＶのところにピークが認め
られ、Ｐの特性Ｘ線（Ｋα線）である２．０１５ｋｅＶ
のところにはピークは認められなかった。この結果は、
陽電子がＩｎの電子と対消滅していることを示し、空孔
型格子欠陥はＰの格子点に存在していることが分かる。
以上、化合物における空孔型格子欠陥がどの格子点を占
めているのかを本実施形態により明らかにした。
【００３３】（第２の実施例）次に、単一組成の物質に
おいて空孔型格子欠陥が微量不純物と複合体を形成して
いる場合の適用例を示す。ここでは、試料２として単結
晶Ｓｉ（１００）を用い、これに酸素イオンを１８０ｋ
ｅＶで２×１０15／ｃｍ2 照射し、空孔型格子欠陥と過
飽和の酸素とを導入した。酸素注入領域と格子欠陥生成
領域は、表面から１μｍ厚以内の深さに存在しているた
め、プローブの陽電子源としては、単色の陽電子ビーム
発生源を用いた。なお、陽電子ビームフルーエンスは１
０5 ｅ+ ／秒である。
おいて空孔型格子欠陥が微量不純物と複合体を形成して
いる場合の適用例を示す。ここでは、試料２として単結
晶Ｓｉ（１００）を用い、これに酸素イオンを１８０ｋ
ｅＶで２×１０15／ｃｍ2 照射し、空孔型格子欠陥と過
飽和の酸素とを導入した。酸素注入領域と格子欠陥生成
領域は、表面から１μｍ厚以内の深さに存在しているた
め、プローブの陽電子源としては、単色の陽電子ビーム
発生源を用いた。なお、陽電子ビームフルーエンスは１
０5 ｅ+ ／秒である。
【００３４】図３に示した実施形態による格子欠陥測定
装置を用いて、１０-6Ｐａの高真空中で５ｋｅＶの陽電
子ビーム２２を試料２に入射し、試料２から発生した特
性Ｘ線の計測を行った。ただし、酸素の特性Ｘ線（Ｋα
線）のエネルギーは５２３ｅＶと低いため、Ｓｉ（Ｌ
ｉ）型半導体検出器４は、検出器の全面に窓がないウィ
ンドウレス型のものを用いた。図５に、本実施例の測定
法によって得られた酸素イオンを照射したままの試料２
３、およびそれを８００℃に加熱した試料２４のＸ線ス
ペクトルを示す。
装置を用いて、１０-6Ｐａの高真空中で５ｋｅＶの陽電
子ビーム２２を試料２に入射し、試料２から発生した特
性Ｘ線の計測を行った。ただし、酸素の特性Ｘ線（Ｋα
線）のエネルギーは５２３ｅＶと低いため、Ｓｉ（Ｌ
ｉ）型半導体検出器４は、検出器の全面に窓がないウィ
ンドウレス型のものを用いた。図５に、本実施例の測定
法によって得られた酸素イオンを照射したままの試料２
３、およびそれを８００℃に加熱した試料２４のＸ線ス
ペクトルを示す。
【００３５】図５に示されるように、酸素イオンを照射
したままの試料２３において酸素の特性Ｘ線を示す５２
３ｅＶのスペクトルが観測され、空孔と酸素とが結合し
た複合体が照射により生成されていることが分かる。８
００℃に加熱した試料２４では、酸素の特性Ｘ線を示す
５２３ｅＶのピーク強度が数倍に増加した。この結果か
ら、８００℃で加熱することによって酸素の拡散が起こ
り、空孔と多数の酸素とが結合した複合体欠陥が形成さ
れていることが分かる。
したままの試料２３において酸素の特性Ｘ線を示す５２
３ｅＶのスペクトルが観測され、空孔と酸素とが結合し
た複合体が照射により生成されていることが分かる。８
００℃に加熱した試料２４では、酸素の特性Ｘ線を示す
５２３ｅＶのピーク強度が数倍に増加した。この結果か
ら、８００℃で加熱することによって酸素の拡散が起こ
り、空孔と多数の酸素とが結合した複合体欠陥が形成さ
れていることが分かる。
【００３６】以上のように、本実施形態の格子欠陥測定
方法によれば、空孔型格子欠陥と不純物とが結合した複
合体の構成原子を同定し、かつ、その構造も考察するこ
とが可能である。
方法によれば、空孔型格子欠陥と不純物とが結合した複
合体の構成原子を同定し、かつ、その構造も考察するこ
とが可能である。
【００３７】以上２つの実施例は、本発明による格子欠
陥測定方法が、空孔型格子欠陥の近傍の原子の種類を同
定することを可能にし、またその近傍原子の量に関する
情報をもたらすことを実証するものである。
陥測定方法が、空孔型格子欠陥の近傍の原子の種類を同
定することを可能にし、またその近傍原子の量に関する
情報をもたらすことを実証するものである。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、試
料に入射させた陽電子が該試料中の電子と対消滅するこ
とによって発生する特性Ｘ線を検出し、その特性Ｘ線に
基づいて空孔型格子欠陥の測定を行うようにしたので、
原子特有のエネルギー値や強度を持つ特性Ｘ線から、空
孔型格子欠陥の最近接に存在する原子の種類やその濃度
についての情報を得ることができる。
料に入射させた陽電子が該試料中の電子と対消滅するこ
とによって発生する特性Ｘ線を検出し、その特性Ｘ線に
基づいて空孔型格子欠陥の測定を行うようにしたので、
原子特有のエネルギー値や強度を持つ特性Ｘ線から、空
孔型格子欠陥の最近接に存在する原子の種類やその濃度
についての情報を得ることができる。
【００３９】また、本発明の他の特徴によれば、上記特
性Ｘ線の検出に加えて、陽電子発生源から発生したγ線
と試料中の電子と対消滅することによって発生したγ線
とを検出し、その検出結果に基づいて陽電子の寿命を測
定するようにしたので、空孔型格子欠陥の最近接に存在
する原子の種類やその濃度についての情報だけでなく、
空孔型格子欠陥自身のサイズや濃度の情報も同時に得る
ことができる。
性Ｘ線の検出に加えて、陽電子発生源から発生したγ線
と試料中の電子と対消滅することによって発生したγ線
とを検出し、その検出結果に基づいて陽電子の寿命を測
定するようにしたので、空孔型格子欠陥の最近接に存在
する原子の種類やその濃度についての情報だけでなく、
空孔型格子欠陥自身のサイズや濃度の情報も同時に得る
ことができる。
【図１】β+ 壊変する放射性同位元素を陽電子発生源と
した格子欠陥測定装置の概略構成例を示す図である。
した格子欠陥測定装置の概略構成例を示す図である。
【図２】β+ 壊変する放射性同位元素を陽電子発生源と
した格子欠陥測定装置の他の概略構成例を示す図であ
る。
した格子欠陥測定装置の他の概略構成例を示す図であ
る。
【図３】陽電子ビームを陽電子発生源とした格子欠陥測
定装置の概略構成例を示す図である。
定装置の概略構成例を示す図である。
【図４】３ＭｅＶの電子線を３×１０17／ｃｍ2 照射し
た単結晶ＩｎＰ試料について図１の装置により測定した
Ｘ線スペクトルの図である。
た単結晶ＩｎＰ試料について図１の装置により測定した
Ｘ線スペクトルの図である。
【図５】酸素イオンを１８０ｋｅＶ，２×１０15／ｃｍ
2 照射した単結晶Ｓｉ（１００）試料について図３の装
置により測定したＸ線スペクトルの図である。
2 照射した単結晶Ｓｉ（１００）試料について図３の装
置により測定したＸ線スペクトルの図である。
１ 陽電子発生源 ２ 試料 ３ 試料固定台 ４ Ｘ線検出器 ５ 増幅器 ６ 多重波高分析器 ７ 高真空室 ８ 鉛板 ９ 液体窒素溜 １０，１２ 第１のγ線検出器 １１，１３ 第２のγ線検出器 ２１ 陽電子ビーム発生源 ２２ 陽電子ビーム
Claims (5)
- 【請求項１】 試料に入射させた陽電子が該試料中の電
子と対消滅する際の電子励起によって発生する特性Ｘ線
を検出し、その検出した特性Ｘ線の解析を行うようにし
たことを特徴とする格子欠陥測定方法。 - 【請求項２】 試料に陽電子を入射させる陽電子入射手
段と、 上記試料に入射された陽電子が該試料中の電子と対消滅
する際の電子励起によって発生する特性Ｘ線を検出する
Ｘ線検出手段と、 上記検出した特性Ｘ線の解析を行う解析手段とを備えた
ことを特徴とする格子欠陥測定装置。 - 【請求項３】 陽電子を発生する陽電子発生源を、試料
固定台上の試料に陽電子を直接入射可能なように配置
し、 上記陽電子を試料に入射させたときに該試料から発生す
る特性Ｘ線のエネルギー分光を検出するためのＸ線検出
器を上記試料近傍に設置し、 上記特性Ｘ線のスペクトル解析を行うデータ解析装置を
備えたことを特徴とする格子欠陥測定装置。 - 【請求項４】 上記陽電子発生源から陽電子と共に発生
したγ線、および上記陽電子が試料中の電子と対消滅す
ることによって発生したγ線を検出するためのγ線検出
器と、 上記γ線検出器による検出結果に基づいて上記陽電子の
寿命を測定する陽電子寿命測定計器とを更に備えたこと
を特徴とする請求項３に記載の格子欠陥測定装置。 - 【請求項５】 陽電子発生源から陽電子と共に発生する
γ線を検出するとともに、上記陽電子が試料中の電子と
対消滅することによって発生するγ線と特性Ｘ線とを検
出し、 上記検出した特性Ｘ線の解析を行うとともに、同じく検
出した２種類のγ線に基づいて上記陽電子の寿命を測定
するようにしたことを特徴とする格子欠陥測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8271647A JPH1096702A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 格子欠陥測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8271647A JPH1096702A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 格子欠陥測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1096702A true JPH1096702A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=17502966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8271647A Withdrawn JPH1096702A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 格子欠陥測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1096702A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7221385B2 (en) * | 2003-03-24 | 2007-05-22 | Nec Corporation | Picture phone apparatus which checks validity of picture and picture phone system using the same |
| JP2009180563A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 爆発物検査装置 |
| US8785875B2 (en) | 2010-11-24 | 2014-07-22 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Positron annihilation characteristics measurement system and method for measuring positron annihilation characteristics |
| JP2015230239A (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | 株式会社豊田中央研究所 | 機械システムの流体分布計測システム |
| CN118329947A (zh) * | 2024-02-27 | 2024-07-12 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种晶体空位缺陷类型识别方法及装置 |
-
1996
- 1996-09-20 JP JP8271647A patent/JPH1096702A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7221385B2 (en) * | 2003-03-24 | 2007-05-22 | Nec Corporation | Picture phone apparatus which checks validity of picture and picture phone system using the same |
| JP2009180563A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 爆発物検査装置 |
| US8785875B2 (en) | 2010-11-24 | 2014-07-22 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Positron annihilation characteristics measurement system and method for measuring positron annihilation characteristics |
| JP2015230239A (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | 株式会社豊田中央研究所 | 機械システムの流体分布計測システム |
| CN118329947A (zh) * | 2024-02-27 | 2024-07-12 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种晶体空位缺陷类型识别方法及装置 |
| CN118329947B (zh) * | 2024-02-27 | 2024-10-01 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种晶体空位缺陷类型识别方法及装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031202 |