気相エピタキシャル成長法による硫化亜鉛成長層の伝導性および発光色の制御

気相成長法で化合物構成元素の蒸気圧制御により可能であることを示した硫化亜鉛(ZnS)エピタキシャル層の伝導性制御技術を確実なものとするために以下の項目を目的に本年度の研究と行った。1)Zn蒸気圧とNH_3添加量に対する電気的・光学的特性の対応関係の精密化を行い、P型伝導度の制御性の向上を図る。2)発光中心を添加したP型層で発光色と伝導性の制御が分離して行えるか調べる。3)p-n接合形成を念頭にn型層の低坑率制御技術を検討する。1)については、無添加成長層とN添加層の基板面に無直方向の成長層の格子パラメーターが成長層のストイキオメトリーの変化に対応していると解釈できる結果が得られた。これはP型層の出現には化学量論組成のずれを生ずるような過剰なZn蒸気圧下でのNH_3の添加が有効であることを裏付ける結果である。しかし、更に制御性を向上するためには、発表論文に記したようなP型層に固有とみられる浅いドナー準位の起源が、不純物か、N導入に伴なら欠陥か、化学量論組成のずれに伴なう欠陥かのいずれによるかを明らかにすることが今後必要である。2)のP型層での発光色制御については、AgやAg_2Sを原料とし原料温度600〜1000℃でAgが関与した青色発光が観測される。しかしAgとNH_3同時添加層の特性制御は未だ出来ておらず、今後変調ドーピング的な手法まで含めて検討する必要がある。3)のn型伝導度の制御についてはZnCl_2とZnI_2がドーバント原料として適していると考えられる結果が得られているが、更に条件の最適化が必要である。

気相成長法で化合物構成元素の蒸気圧制御により可能であることを示した硫化亜鉛(ZnS)エピタキシャル層の伝導性制御技術を確実なものとするために以下の項目を目的に本年度の研究と行った。1)Zn蒸気圧とNH_3添加量に対する電気的・光学的特性の対応関係の精密化を行い、P型伝導度の制御性の向上を図る。2)発光中心を添加したP型層で発光色と伝導性の制御が分離して行えるか調べる。3)p-n接合形成を念頭にn型層の低坑率制御技術を検討する。1)については、無添加成長層とN添加層の基板面に無直方向の成長層の格子パラメーターが成長層のストイキオメトリーの変化に対応していると解釈できる結果が得られた。これはP型層の出現には化学量論組成のずれを生ずるような過剰なZn蒸気圧下でのNH_3の添加が有効であることを裏付ける結果である。しかし、更に制御性を向上するためには、発表論文に記したようなP型層に固有とみられる浅いドナー準位の起源が、不純物か、N導入に伴なら欠陥か、化学量論組成のずれに伴なう欠陥かのいずれによるかを明らかにすることが今後必要である。2)のP型層での発光色制御については、AgやAg_2Sを原料とし原料温度600〜1000℃でAgが関与した青色発光が観測される。しかしAgとNH_3同時添加層の特性制御は未だ出来ておらず、今後変調ドーピング的な手法まで含めて検討する必要がある。3)のn型伝導度の制御についてはZnCl_2とZnI_2がドーバント原料として適していると考えられる結果が得られているが、更に条件の最適化が必要である。