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化合物ドーピング法による酸化亜鉛のpn制御と紫外線発光デバイスの開発

复合掺杂法氧化锌的PN控制及紫外发光器件的研制

基本信息

批准号：
15655068
负责人：
小林健吉郎
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)p型ZnO薄膜の作成ZnOとMg3N2を同時にスパッタリングすることにより、Mg-N結合を添加したZnO薄膜を作成した。高い真空状態ではZnOが窒化されp型ZnOは得られなかった。酸素を導入するとZnOの窒素化は抑制されたが、MgNの酸化が起こった。MgNの選択的な窒化条件を検討した結果、スパッタを行う真空を悪くすることによりZNOの酸化とMgNの窒素化を両立させることができた。ZnOの結晶性と正孔生成との関係を調べた結果、マイカ基板上でZnOを堆積させると極めて結晶性の高いZnOが成長することが判明した。こうした実験結果から、比較的悪い真空状態で、マイカ基板上にMg-N結合を添加したZnOを堆積させたところ、p型ZnOが得られた。しかし、空気中では数時間程度でp型が消失し、大気中の水分が原因であることが判明した。添加されたMg-N結合の活性化を進めるために、高温アニール、電子線アニールなどを行ったが、良好な結果は得られなかった。この原因として、高温ではN原子の溶解度が低いためと考えられる。(2)平坦な表面を持つ単結晶状ZnO薄膜の作成良質なZnO薄膜を作成するため、イットリウム安定化ジルコニア<YSZ>、窒化したサファイア基板、F置換した合成マイカ基板上に、酢酸亜鉛を前駆体として、MOCVD法により高品質のZnO薄膜を作成した。YSZ基板上では700-800℃の温度でも良質なZnO薄膜は成長しなかった。また、サファイア基板でも高い基板温度ではZn-Al-O系のスピネル化合物が生成し、エピタキシャル成長による単結晶状薄膜の成長には至らなかった。これに対して、F置換した合成マイカ基板の上では、最適な条件化では600-700℃の温度範囲で単結晶状ZnO薄膜が得られた。このMOCVD法を用いてMg-N結合ドーピングを行ったところ、高抵抗ながらp型ZnOが得られた。

(1)p ZnO thin films are prepared by adding Mg3N2 to ZnO thin films. In high vacuum state, ZnO is oxidized into p-type ZnO. The introduction of zinc oxide into the system inhibits the formation of zinc oxide and magnesium oxide. The conditions for MgN selection were discussed. The results showed that ZNO was acidified and MgN was oxidized. The relationship between ZnO crystallinity and positive pore formation was investigated. The vacuum state of Mg-N bonding on the substrate was obtained by adding ZnO to the substrate. The reason for the disappearance of p-type water in the air is clear. The addition of Mg-N bonds into the active phase, high temperature failure, electron line failure, good results The reason for this is that the solubility of N atoms is low at high temperatures. (2)The flat surface of ZnO thin film can <YSZ>be made into high quality ZnO thin film by MOCVD method. Good quality ZnO thin films are grown on YSZ substrates at temperatures of 700-800℃. The growth of crystalline thin films in the Zn-Al-O system occurs at high substrate temperatures. The optimum conditions for the synthesis of ZnO thin films in the temperature range of 600-700℃ were obtained. The MOCVD method is used to obtain Mg-N-doped ZnO with high resistance.