Fabrication of quantum-dot-dispersed semiconductor films by the single process using mist CVD

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発光特性の向上と新たな機能付加を目的とした新しいタイプの発光材料構造として、バンドギャップの大きな半導体（バリア層）中にバンドギャップの小さいナノ粒子を分散させたナノ粒子分散半導体薄膜を提案し、ミスト化学気相法をベースとした単一プロセスにより作製することを目的とした研究である。今年度得られた成果を以下にまとめる。(1)昨年度の研究において課題であった基板面内での膜厚および組成の不均一性を解決するために、新たにファインチャネル型のリアクターを設計・導入した。これを用いることにより、ZnO系、Ga2O3系薄膜共に、膜厚の均一性が大幅に改善させることができた。また、ミストによるナノ粒子輸送についても問題ないことを確認した。(2)上述の新リアクターを用いたGa2O3薄膜の成長では、基板温度の上昇に従い結晶相がα→β→ε相の順に明確に変化した。Ga2O3系バリア層にZnOナノ粒子を分散させる場合には、バリア層の結晶相としては対称性の類似性からα相が適しているが、この結果から、α相が安定に形成される基板温度を450℃に決定できた。(3)作製したナノ粒子分散 (Zn,Mg)O薄膜を窒素雰囲気中でアニールし、その効果を調べた。実験を行った範囲においては、高温かつ高いMg原料濃度で成長させた試料において、アニールによるZnOナノ粒子からの発光増大が確認された。これは、薄膜中およびナノ粒子の内部や周囲の欠陥が取り除かれためと考えられ，アニールの有効性が示された。