IIーVI化合物超格子のMBE成長とその結晶学的・光物性的研究

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短波長可視光領域で動作する光・電子デバイス、特に半導体レ-ザ-を開発するための基礎となる高い量子閉込め効果を示すIIーVI化合物半導体超格子をMBE成長法により作製することを目的とする。これに対する有力な候補として、ZnSeとそれよりバンドギャップの大きいIIaーVIb化合物のCaSeとの組合せによる多重量子井戸構造超格子を取り上げ、その作製を試み、結晶学的・光物性的評価を行った。GaAs(100)基板上に先ず第1層(バッファ層)ZnSeを成長させ、次いで第2層CaSeまたはZnCaSe、さらに第3層ZnSeを成長させ、第2層の単結晶化の条件を検討した。基板温度は350〜420℃の間で変化させた。X線ディフラクトメ-タ法および2結晶回折法による観測の結果、CaSeの単結晶化(岩塩型)が確認された。ZnCaSeの場合ではCaSeと同様岩塩型の単結晶であることが示され、岩塩型からzincblende型に変化した様子は認められなかった。次にGaAs基板上のZnSeバッファ層上に、ZnSeとCaSe(またはZnCaSe)の各100層から成る超格子層を作製した。超格子層の1層の厚さはZnSeおよびCaSe(またはZnCaSe)のいずれも約80Aとした。このZnSe/ZnCaSe超格子構造の光吸収測定を行うため、GaAs基板結晶とZnSeバッファ層を選択エッチングによって除去した。光吸収特性測定の結果、ZnSeの急峻な吸収端付近に、2×10^4cm^<ー1>程度の吸収係数をもつ、明瞭な吸収ピ-クが現れた。250Kに到る温度まで明瞭に観察され妥当な温度シフト特性を示すことから、この吸収ピ-クは励起子による可能性が大であると考えられるが、実験続行中である。