ZnOバリスタの不純物の課電劣化への影響

摘要

課電劣化のメカニズムにおいてCoとMnは異なる働きをする．また，両試料では，課電劣化後，空気中での熱アニール処理による電圧一電流(V-I)特性の回復度にも相違が見られた．Bi-Mn添加試料のV-I特性は課電前の状態にほぼ回復す考が，Bi-Co添加試料は同一条件の熱アニール処理を数回行っても，少しの回復にとどまった．これは課電によるドリフト運動により粒界を横切って移動したおそらく酸素イオンが熱アニールによる熱拡散により再び熱平衡状態に回復するためであると考えられる．課電により酸素イオンが粒界を通して移動し，欠陥の生成等によるキャリア分布の変化により粒界障壁に変化が生じたと考えられCoあるいをまMnはこれにより異なった影響を受け，Bi-MnおよびBi-Co添加試料において熱アニールによる回復度が異なったと考えられる．Coに比べMnは多原子価原子でることを考慮すると，イオン拡散によるキャリア分布の変化はCoおよびMnの原子価遷移に影響を及ぼす可能性があり，原子価遷移の相違が界面準位の準位密度と活性化エネルギーに影響し，課電劣化要因の相違に現れたと推測される．熱アニール処理によりキャリア分布は課電前の状態に戻り，CoおよびMnの個々の原子が課電前の原子価に回復し，課電劣化が回復すると考えられる．この時おそらくCoに対し，Mnのほうが原子価遷移しやすいと考えられ，回復度も大きいと考えられる．本論文では課電劣化の要因として添加不純物の原子価遷移が関係していると考え，Bi-Co添加試料およびBi- Mn添加試料に加えて，原子価遷移をおこしやすいと考えられる元素であるCrおよびVを添加した試料を作製し評価を行った．ICTS法により課電劣化前後での界面準位密度およびエネルギー準位の変化を評価した．また，XPS（X-ray Photoelectron Spectroscopy）を用いて各元素の原子価状態を調べたのでその結果について報告する．