Band-edge engineering and property control in wide band-gap sulfide semiconductors

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本研究では，ワイドバンドギャップ硫化物半導体，とくにZnS系半導体において，その価電子帯の深いエネルギー位置が電気伝導においてp型が得られにくい単極性に大きく関与しているとの考えに基づき，バンド端エネルギーと電気伝導性との関係を明らかにし，ワイドバンドギャップと実用的なp型特性を両立することを目指している．さらには他の材料系にも適用可能性のある知見を蓄積することを目的としている．令和4年度の実績概要を以下に示す．(1) 高品質ZnSTe，ZnMgSTe 混晶の作製条件の検討本研究の主な対象物質であるp型ZnMgSTe:N結晶の性質には，ZnMgSTe 4元混晶の結晶品質が大きく影響する．しかし，ZnMgSTe 4元混晶においては，各構成元素の飽和蒸気圧や，構成元素間の結合力が大きく異なることから，完全性の高い結晶の成長は容易ではない．そのため，継続的な作製条件の改善が必要である．今回，分子線エピタキシー法によるZnMgSTe 4元混晶の結晶成長において，特にTe/S原料供給比およびMg/Zn原料供給比やそれらの精密な制御に注意を払い，より精密な組成制御，結晶性制御を実現した．(2) p型ZnSTe:N，ZnMgSTe:Nにおける正孔濃度のTe組成依存性の詳細検討高品質ZnSTe，ZnMgSTeをベースに，分子線エピタキシー法による結晶成長においてTe，Mg組成を変化させつつプラズマ化した窒素ガスからNアクセプタを添加してp型化を図り，結晶学的・光学的・電気的特性等の評価から，Te組成依存性等を検討するためのデータを蓄積した．