化合物半導体における格子欠陥の評価と制御

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化合物半導体のエピタキシャル薄膜、薄膜-基板界面及びバルク単結晶における格子欠陥の評価と制御のために以下の研究を実施した。1.MOCVD法によるII-VI族化合物半導体薄膜における格子欠陥の評価(田口、河東田担当)田口はMOCVD法により作成したNa添加ZnS及びZnSe薄膜の低温フォトルミネッセンス(PL)規定によりNaの状態を検討した。その結果ZnSeにおいてはNaに束縛された励起子及びドナー・アクセプター対による発光を、またZnSにおいてはNaに束縛された励起子及び伝導帯-アクセプター間の遷移による発光を観測するとともに、これらの化合物におけるNaのイオン化エネルギーを求めた。河東田はMOCVD法によりII-VI族化合物半導体成長時のVI/II流量比と薄膜結晶の完全性との関連を明らかにし、また不純物による局在モード検討のため、ZnSe中の炭素原子につき理論計算及びラマンスペクトルによる実験を行った。2.薄膜-基板界面における格子欠陥の評価(西野担当)ZnSxSe_<1-x>/GaAsヘテロ接合界面の歪を新たに開発した高感度測定法により評価した。その結果界面には格子不整合に加え熱応力による歪が存在することを明らかにするとともに、ZnSxSe_<1-x>薄膜のPL測定から欠陥と接合界面における歪との相関を明らかにした。3.AgGaS_2バルク単結晶における格子欠陥の評価と制御(増本担当)ブリッジマン法及びよう素輸送法によって大型で高品質の単結晶作成に成功した。これらas-grown及び各種雰囲気処理試料に対するPL測定から、バンド端近傍のエネルギー領域に従来明瞭でなかった自由励起子、ドナー及びアクセプターに束縛された励起子並びにそれらの励起状態に対応する発光を見いだし、また起源不明ないくつかの発光ピークの中、硫黄及び銀空孔の格子欠陥に起因するものがあることを示唆した。