SEM-CL(카소드르미넥센스)
超高感度・極低温카소드르미넥센법(CL法)のご紹介：新規分析受託servis
超 高感度 · 極 低温 カ ソ ー ド ル ミ ネ ッ セ ン ス 法 (CL 法) の 分析 受託 を 開始 し ま し た の で 紹 介 し ま す .CL 法 は 材料 の 発 光 性 再 結合 の 様 子 を 電子 顕 微鏡 レ ベ ル の 空間 分解 能 で 評 価 可能 な 手法 で す.光学 的 特性 や 半導体 · 絶 縁 体 の 電 気 的 物 性 と 密接 に 関 連 し た 情報 を 得 る こ と が で き ま す. こ の 評 価 を 通 じ て, 材料 の 物理 分析 と 材料 の 物 性 情報 を 橋 渡 し す る よ う な, 新 し い 知 見 を 提供 で き る よ うになるのではないかと期待しています。
「超高感度」と称していますが、弊社の装置はCL専用에開発された特物殊な光学系を有らいているためこのように表現し型 の 集 光 光学 系 を 持 つ CL 装置 と 比 べ て 桁 違 い に 集 光 効率 が 高 く, デ ー タ の 質 · 表現 力 と も に 従 来 の 装置 か ら 大 き く 進 歩 し て い る と 考 え て い ま す. 是非 웹 サ イ ト の デ ー タ を ご 覧ださい。
（も称しています。）
電子顕微鏡中での電子線照射下で材料からの発生した紫外・可視・赤外領域の発光をの電子が導電帯に励起されることにより、電子・ホールのCALIAが生成します。これらのがげ法の一部）は発光を伴い再結を伴い再結合します。性の再結合には①band間再結合、②trarapp準位とband間の再結合、③準位間の再結合などの再結合などの再結合などの経路が存在します。CLの強度はトラ、CLの発光波長はtrapp準位の種類についての情報を含むと考えることができmas
図1 カソードルミネセンス法の原理
図2 弊社の新型CL装置構成図（CL測定専用設計사레타装置）
ハ イ パ ー ス ペ ク ト ル マ ッ ピ ン グ と は, 測定 点 1 点 ご と に CL ス ペ ク ト ル デ ー タ を 取得 し な が ら マ ッ ピ ン グ を 行 う 測定 で す. 特 徴 的 な 分布 を 持 つ 波長 を マ ッ ピ ン グ デ ー タ か ら 抽出 す る, 発 光 波長 の 微妙 な 変 化 の 分布 か ら 組成 揺 ら ぎを 検 出 す る, 発 光 ス ペ ク ト ル の 半 値 幅 変 化 を マ ッ ピ ン グ す る こ と に よ り 結晶 歪 や ド ー パ ン ト 濃度 の 分布 を 可視 化 す る と い っ た, 多 様 な 解析 を 測定 終了 後 の デ ー タ 処理 の 中 で 行 う こ と が で き ま す. 従 来 型 装置 でハ イ パ ー ス ペ ク ト ル マ ッ ピ ン グ 測定 を 行 う と 1 視野 の 測定 で 1 時間 以上 の 長時間 測定 が 必要 で し た が, 新型 装置 で は 集 光 効率 が 高 く 分 単 位 で の 高速 測定 が 可能 で す. こ れ に よ り, 試 料 を サ ー ベ イ しながら特徴点を漏らさずに捕捉することができmas。
下図はハイパースペクトルマッピng의 例입니다. 、赤）から複数種の基底面積層欠陥（BSF）の分布がわかり마스。
GaN-HEMT構造欠陥部の断面CLmatping
図 3 は시 基板 上 に 形成 さ れ た의 GaN HEMT デ バ イ ス 用 基板 構造 の 試 料 に つ い て 断面 か ら CL 測定 を 行 っ た 事例 で す. 測定 断面 の 少 し 奥 に は 貫通 転 位 が あ り, SEM 像 で は 転 位 に 伴 う 構造 欠 陥おの一部がC-GaN中のAlN層のピット状形状として観察されています。3.44eV(367nm)近傍のCL像에 傱傍周囘、としての物性が変わっていることを示してい마스。
図3 GaN-HEMT構造欠陥部の断面CLmatping
図4は図3で認められた欠陥部を横切る線上についてCLスペクトルのデータを表示したデータです。弊社のCL装置ではすべての測定点についてスペクトルデータを持ったハイパースペクトル測定を行いますので、マッピングと対応したスペクトルの解析が容易です。C-GaN層の正常部ではバンド端に近い発光がなく、またC不純物に由来すると言われる550nmの発光が認められます。欠陥部近傍は367nmのバンド端に近い発光が強く550nmの発光は認められません。つまり、欠陥近傍はC不純物の濃度が低い状態になっていることが分かります。
図4 GaN-HEMT 構造欠陥部の断面CL스페크톨
5 GaN 의 CL 의 정의
今、進化しているCL測定
CL (カ ソ ー ド ル ミ ネ ッ セ ン ス 法) を 日本語 訳 す る と, 「冷 陰極 発 光 法」で し ょ う か. こ の 名 前 は CRT (冷 陰極 管) を 連 想 さ せ ま す. 実 際, CL に つ い て 文献 を 調 べ る と, CRT の 技術 に 関 す る 古 い 文献がかなり混ざります。発光デバイスを目的としているか分析を目的としているかで違いますが共通性の高い技術입니다。名称上の混䂈手法だったからでしょう。分析手法的に命名すると、「電子線誘起発光(分光)法」でしょうか。略語でEBIL, EBIE로의 ゾなそまだ, EBIES, EBIS・・・、邪悪そいろいろあり得ますね。海外文献でも、CLを勝手な名称呼んでいるものが散見さのが散見されますので、混乱気味입니다.に関する事前の知識が必要で、このことがCLをマイナーにしていたのではないかと思います。
従来のCLの使われ方
し か し, 最近 は ① ハ イ パ ー ス ペ ク ト ル 測定 で ス ペ ク ト ル の 分布 状態 が 表現 で き る よ う に な っ た, ② 高感度 で 電子 線 照射 量 を 減 ら し た 低 ダ メ ー ジ 測定 が で き る よ う に り 測定 対 象 が 広 が っ て き た, ③ 試 料 冷却ス テ ー ジ が 実 用 的 に 使 え る よ う に な っ て き た, と い っ た 測定 技術 · 装置 の 進 歩 が 著 し く, こ れ が, 今後 の CL の 使 わ れ 方 を 変 え て い く と 考 え て い ま す. 目的 を 絞 っ た 分析 し か で き な か っ た も のが、特性の分布をハイパースペクトル測定することによい未知の試料に関して有効性になってきています。
今後のCLの使われ方
ハイパースペクトル測定の有効性を下のデータから説明してみます。데이타는 基板上のAlGaN積層構造의 のホ層構造の発光を断面すから測定したも色分けて表現した図、下の図はピークの半値幅の分布を表現した図 이다 峤 なけ て 表 け て 表 現 し た 図、下の図 はピークの半値幅の分布を表現した図입니다 이다 ピーク波長はAlの組成에 って決80marimas。60色に見えていることから、組成が均一であることが分かります。20%Alの層은色味が微妙にばしついています。これはAlの結知の半値幅は結晶の歪에よって変化しますので、下の図から、Al組成比長の揺らぎに起因して歪んだ状態が分布し揺らぎや歪についての類似した評価は十分可能です（もちろん発光すればですが）。
CL は よ く 知 ら れ た 古 い 手法 で す の で, 出来 る こ と が 限 ら れ て い る と い う 先 入 観 が あ り ま す. し か し な が ら 技術 進 歩 に よ り, 現在 分析 法 と し て の ブ レ ー ク ス ル ー が 起 き て い る と 考 え て い ま す. 是非 と も 応 用 事例 に ご興味を持っていいただきたく思います。
Si에 대한 GaN
発光ピーク波長からの組成評価
AlxGa1-xN의 組成と温度 およびband ギギよびギギびの間 には、
예(0)=예(T) + α(x)T2/(β(x)+T)
の関係があることが知られています[1]。
ピーク波長をEgとして上式から見積もったAl組成比を右表に示しました。この結果は、高分解能XRDで別途評交
また、同じ測定結果から各ピーク波長の強度mappを作成すると、下図のように各層を分離することができ마스。
文献：[1]. 적용 물리. 레트 사람. , 권. 87, 아닙니다. 242104, pp. 1–3, 2005.
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