4H-SiC中の窒素・空孔複合欠陥の形成における窒素不純物濃度の影響

摘要

炭化ケイ素(SiC)中の窒素・空孔複合欠陥(NCVSi-)は、生体透過性が極めて高い 1300 nm 付近の発光を室温で示し、電子スピン(スピン量子数S=1)を持つことから、生命科学や医療分野における量子センシング（局所領域の高感度磁場・温度計測）への応用が期待されている。しかし、量子センシングの実証に不可欠となる室温での光学的なスピン状態の検出（光検出磁気共鳴(ODMR)など）は報告されていない。その理由のひとつとして、現状ではNCVSi-の形成条件や形成量の制御方法に関して未解明な部分が多く、NCVSi-を高密度に形成する方法が明らかにされていないことが挙げられる。そこで本研究では、NCVSi-密度の高濃度化を目的に不純物窒素(N)濃度の異なる4H-SiC にイオンビーム照射と熱処理を行い、N 濃度がNCVSi-形成に及ぼす影響をフォトルミネッセンス(PL)測定を用いて調査した。