【sevensixTV】に第105弾の動画を更新しました。

00:38　『iQoM』の基本仕様
00:55　計測システムの構成
02:03　計測サンプルについて
02:44　計測結果
03:10　まとめ

今回は、弊社が開発した超短パルスレーザー『iQoM（アイコム）』を用いた、パワー半導体材料の欠陥計測についてご紹介します。多光子励起顕微鏡の原理を利用することで、次世代パワー半導体として注目されるGaN（窒化ガリウム）の内部にある転位欠陥を可視化することが可能です。

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00:38　『iQoM』の基本仕様おさらい

今回は、弊社の光源を使った半導体の欠陥計測についてご紹介いたします。
多光子顕微鏡計測では、通常チタンサファイアレーザーなどの高価な固体レーザー光源が主流ですが、弊社が開発した超短パルスレーザー「iQoM」であれば、より安価に計測システムを構築することができます。なお、多光子顕微鏡の原理については、Vol.94で紹介しましたので、興味がある方はそちらをご参考ください。

超短パルスレーザー『iQoM』の基本仕様

まずは、弊社が開発した超短パルスレーザー「iQoM」の基本仕様についておさらいさせてください。

• 中心波長： 1040 nm
• 平均出力： 80 mW 以上
• 時間幅： 10 ps（ピコ秒）
• 繰り返し周波数： 18 MHz

今回の実験では、パルス圧縮機により時間幅をフェムト秒に圧縮して使用します。

 

00:55　計測システムの構成

続いて、実験システムの構成について説明します。 励起光源である976 nmのレーザーダイオードをiQoMに入力することにより、ピコ秒パルスが生成されます。iQoMはコリメーターによって空間系に出力され、パルス圧縮機に入ります。

 

次に、パルス圧縮機の系について簡単に説明します。往きのビームを赤線、帰りのビームを青線で表しています。ここでは2枚のグレーティングによって分担補償を行いました。波長板は光線の偏光状態を回転させる働きをします。したがって、偏光ビームスプリッタと組み合わせることにより、入射方向と別の方向にビームを取り出すことができます。

今回の実験では、時間幅を10 psから200 fs（フェムト秒）に圧縮しました。パルス圧縮機から出た光は、ビーム走査のためのガルバノミラーに入力されます。その後、対物レンズを介してサンプルに照射されます。サンプルから発生した蛍光を、最終的に光電子増倍管（PMT）により検出します。 

02:03　計測サンプル：GaN（ガリウムナイトライド）について

ここで、今回使用するサンプルについて説明します。 今回測定するサンプルは、パワー半導体の材料として注目されているGaN（ガリウムナイトライド）です。
GaNのエネルギーバンドギャップは3.4 eVです。一方で、iQoMのレーザー波長は1040 nmなので、光子エネルギーは1.2 eVに相当します。この場合、3光子分のエネルギーでGaNのバンドギャップを超えることができるため、3光子励起による蛍光観測が可能となります。

02:44　計測結果

こちらが計測結果です。 左のXY平面の画像を見ると、明るい箇所と暗い箇所があるのがわかります。明るい箇所はGaNの結晶からの発光です。一方で、暗い箇所は多光子吸収が発生しないため、黒点として観測されます。
右のZY平面の断面像を見ると、転位欠陥が深さ方向に伸びていることが見て取れます。この時のサンプル面におけるレーザービームのパワーは30 mWでした。

03:10　まとめ

今回はiQoMを使ったパワー半導体の欠陥計測について紹介させていただきました。 欠陥計測用の安価で安定なフェムト秒光源をお探しの方がいらっしゃいましたら、ぜひiQoMを検討いただけますと幸いです。
貸出・デモも随時受け付けております。

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