新規紫外光発光材料ガドリニウム添加窒化アルミニウムの作製

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1.薄膜試料:反応性直流スパッタ法で作製した、Gdを添加したAlN薄膜の結晶性評価、発光特性評価を行った。Gdを添加したAlを夕一ゲットとし、Arと窒素の混合ガス中で、基板温度を室温〜400℃程度の範囲で、60〜90分の製膜で作製した300〜600nm程度の膜厚の試料を用いた。作製基板として、Si(lll)ウェハと、Si(lll)基板上にMBE法でAlN薄膜を100〜200nm程度形成したウェハを用いた。2.結晶品質評価:走査型電顕で表面観察を行った結果、いずれの試料も表面平坦な膜であったが、AlN膜付きSi(lll)基板上ではAlNの表面形態を反映していた。X線回折で評価した結果、Si(lll)基板上では基板温度が高いほどAlNの回折強度が強くなり、配向膜が形成されていることを確認した。AlN膜付き基板上では、MBEで作製した下地のAlN膜の回折信号が強く出たが、いずれの基板上とも本作製法で、配向したAlN薄膜を得られることがわかった。3.発光特性評価:室温カソードルミネセンスで発光を調べた。いずれの試料も波長315nm付近に半値幅の狭い紫外発光が得られた。基板温度が高いほど発光強度が強い傾向が見られた。Si(lll)基板上とAlN膜付き基板上で、大きな発光強度差はなく、基板構造による影響が少ないことがわかった。発光スペクトルは、いずれも、312nmと317nmの二つの鋭いピークからなり、それぞれ、Gd原子のわずかに離れた2個の励起エネルギー準位からの発光と考えられた。4.技術調査:窒化物半導体国際ワークショップ(平成18年10月)で関連技術調査を行った。5.特許出願:薄膜作製方法について特許出願を行った(平成18年10月)。6.成果発表:研究成果を、応用物理学会講演会(平成19年3月)で発表した。