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

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本研究の目的は、化合物構造元素の蒸気圧制御によって可能であることを我々が始めて示したZnSの伝導性制御技術をpーn接合型発光素子に応用することを考え、p型層における抵抗率と発光色の制御を分離して行う技術を確立することにある。本研究はまず、(1)Znの蒸気圧制御、(2)発光中心を形成する不純物添加、(3)p型不純物だけでなくn型不純物添加、(4)pーn接合の連続形成の4つが全て可能となる開管の気相エピタキシャル成長系の設計と製作を行い完成させた。この新しい成長系ではp型層を得るためにNH_3と共に加えるZnの蒸気圧制御が成長中可能で、その成長層はエッチング処理によって成長層の厚さを変化させても一定の低い抵抗率の値を示した。この事実はZn蒸気圧制御が不可能であった従来法でp型層がエッチング処理により大幅な抵抗率変化を示し、表面に高抵抗層が出現しやすかった事実と比べると、新しい成長法では均一層が得られることを示していると考えられ、本年度の大きな成果である。また発光色を制御する目的に対してAu_2SおよびAuClを用いてエピタキシャル層中へのAuの添加を試みた。目下のところ影響を認めているのはAuClであるが、これについては今後添加不純物原料部の温度等の条件をさらに詳しく調べる必要がある。さらに学内設備のレ-ザ-装置を整備し、紫外域のピコ秒光の発生を可能とし、p型層より観測される中性アクセプタ-に束縛されていると見なされる励起子発光の減衰特性を測定した。高抵抗層は0.3ns程度の一つの時定数しか持たないにの対し、低抵抗層はこれ以外に0.5ns程度の成分をも持つことを見出した。これは、今後Zn蒸気圧やNH_3添加量を変えて得たp型層の特性を詳細に調べる上で役立つ有用な結果と考えている。