MBE法によるカルコパイライト型IーIIIーVI_2族化合物のヘテロエピタキシャル成長

本研究では青色発光ダイオ-ドあるいは青色レ-ザ-の材料として期待されているカルコパイライト型IーIIIーVI_2族化合物半導体CuAlSe_2のMBE法によるヘテロエピタキシャル成長を試み、化学量論的組成をもつエピタキシャル膜が得られる条件を明らかにした。成長させた薄膜はEPMA分析、X線回析、光透過スペクトル及びフォトルミネッセンス測成により評価した。EPMA分析とX線回析の結果から化学量論的組成をもつエピタキシャル膜は、GaAs(100)を基板としたとき、基板温度723K、成長速度0.24μm/hr以下及びAlとCuの分子線圧力の比P_<cu>/P_<Al>を1とする成長条件において得られた。このときエピタキシャル膜はC軸に配向している。また、成長速度及びP_<cu>/P_<Al>を上記の条件に固定して基板温度を変えると、873Kでは膜中のAlが不足し、573Kでは逆にAlが過剰となる。なお、CaF_2(111)基板上の成長では完全なエピタキシャル膜が得られなかったが、ほぼ(112)面で覆われ、強く(221)方向に配向する。CaF_2基板上に成長させた膜の光透過率は吸収端の400nm付近から長波長側にわたり70%を越えていることがわかった。基板温度723Kで成長させたエピタキシャル膜の4.2Kにおけるフォトルミネッセンス測定では2.61eVと2.47eVにブロ-ドなピ-クが観測された。このうち2.61eVのピ-クは励起光強度の減少とともに低エネルギ-側へシフトすることからドナ-・アクセプタ-ペアの発光と考えられる。他の成長条件で成長させた膜では上記発光の他、長波長側に更に2.3のブロ-ドな発光が観測された。今後は、格子整合性をもつZnSeあるいはZnSxSe1ーxをn型基板としてPーn接合を作成するため、CuAlSe_2のP型低抵抗エピタキシャル膜の作製条件を検討する予定である。

本研究では青色発光ダイオ-ドあるいは青色レ-ザ-の材料として期待されているカルコパイライト型IーIIIーVI_2族化合物半導体CuAlSe_2のMBE法によるヘテロエピタキシャル成長を試み、化学量論的組成をもつエピタキシャル膜が得られる条件を明らかにした。成長させた薄膜はEPMA分析、X線回析、光透過スペクトル及びフォトルミネッセンス測成により評価した。EPMA分析とX線回析の結果から化学量論的組成をもつエピタキシャル膜は、GaAs(100)を基板としたとき、基板温度723K、成長速度0.24μm/hr以下及びAlとCuの分子線圧力の比P_<cu>/P_<Al>を1とする成長条件において得られた。このときエピタキシャル膜はC軸に配向している。また、成長速度及びP_<cu>/P_<Al>を上記の条件に固定して基板温度を変えると、873Kでは膜中のAlが不足し、573Kでは逆にAlが過剰となる。なお、CaF_2(111)基板上の成長では完全なエピタキシャル膜が得られなかったが、ほぼ(112)面で覆われ、強く(221)方向に配向する。CaF_2基板上に成長させた膜の光透過率は吸収端の400nm付近から長波長側にわたり70%を越えていることがわかった。基板温度723Kで成長させたエピタキシャル膜の4.2Kにおけるフォトルミネッセンス測定では2.61eVと2.47eVにブロ-ドなピ-クが観測された。このうち2.61eVのピ-クは励起光強度の減少とともに低エネルギ-側へシフトすることからドナ-・アクセプタ-ペアの発光と考えられる。他の成長条件で成長させた膜では上記発光の他、長波長側に更に2.3のブロ-ドな発光が観測された。今後は、格子整合性をもつZnSeあるいはZnSxSe1ーxをn型基板としてPーn接合を作成するため、CuAlSe_2のP型低抵抗エピタキシャル膜の作製条件を検討する予定である。