I-III-VI_2族半導体における格子欠陥の評価と制御に関する研究

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本研究は2,3のI-III-VI_2族半導体について、結晶成長から評価まで一貫した研究を行い、格子欠陥の構造、電子状態を明らかにし、これらを御制することによって物性を制御しようとするものである。1.CuInSe_2 CuInSe_2における電気的活性な格子欠陥は、空孔、格子間原子、逆置換型欠陥等があるが、正規組成からのずれによって、これらの欠陥が生じる。そこでわれわれは、Cu-In-Se三成分系のCu_2-In_2Se_3の線に沿つた組成変化(Δm)と、CuSe-InSeの線に沿つた組成変化(R)について、その電気的、光学的特性に及べす影響を調べた。ただし何れも異相を生じない範囲内で組成変化させた。伝導型の組成に対する分布は、いわゆる「固有点欠陥モデル」を裏づけるものであった。キャリア濃度の温度変化から、伝導帯の下約10meV,35meV,60mevにドナ準位が存在することがわかった。またΔm,Rは共に移動度との間に相関性がることがわかった。ストイキオメトリーからのずれの増大に伴って、光吸収端の長波長側のすそがひろがり、いわゆるアーバック則で知られている指数関数的変化を示すことがわかった。すそのひろがりを表すパラメータはΔMやPに対して直線的変化を示すことを見いだした。このことは格子欠陥の検出に吸収端のすその測定が有力な手段となることを示している。またCuInSe_2のバルク結晶に対する酸素ドープの影響についても調べ、酸素の混入はバルク結晶に対しても正孔濃度、移動度を増大させる効果のあることを見いだした。2.CuGaS_2他CuGaS_2-CuGaSe_2等で見いだした、約130℃で起こる相転移と思われる現象を調べ、Cu_2-xSeのCuの一部をGaで置換した伊質に近い組成、結晶構造の物質が関与していることを明らかにした。CdInGaS_4の緑色発光はついては、Cds/CdInGaS_4ヘテロ接合において、Cdsに対する基板となる物質が重要な役割を果していることを明らかにできた。