II-VI族化合物の超格子構造と新物性

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II-VI族半導体による可視〜紫外域光機能デバイス実現のための基礎技術の確立を目指し、結晶構造や物性の人工的な制御が期待できる超格子構造を取り上げた。即ち、界面急峻性の優れた超格子作製技術の確立、超格子の電子的・光学的特性の解明、新しい物性の探索とその物性の応用により、II-VI族半導体による新機能性材料創出のための基礎技術を築いてゆくことを目的に研究を行った。得られた成果を以下に示す。1.新原料を採用して、Zn(S,Se)/GaAsへテロエピ層の常圧MOCVD成長を行い、低温化成長の指針を得た。また、膜厚制御性に優れたMOMBEを採用し、電子線回折のその場観察から成長過程に関して検討し、原子層レベルでの成長制御が可能なことを示した。(藤田)2.GaAs基板上に各種歪超格子バッファ層を介してZn(S,Se)のエピ成長を行い、歪超格子歪場のエビ成長・機構に及ぼす効果に関する知見を得、界面制御によるエピ層高品質化のための最適構造を検討した。(藤田)3.MBEによりZnS、ZnTeのALEを可能とし、エピ層の高品質化が図れること、またZnSe-ZnTe超格子が原子のオーダーで平坦な界面を持つこと、光学的に特性に優れ、変調ドーピングが可能なこと、さらに(ZnSe)_1-(ZnTe)_1超格子がZnSe_<0.5>Te_<0.5>混晶とは全く異なる性質を示すことを示した。さらに、MOMBEによるALE条件に関し検討した。(小長井)4.HWE法で超格子を作製し、物性・歪場を調べた、ZnSe-ZnS超格子では化合物半導体原料の使用により成長率が安定すること、歪みに帯する基板の効果は小さいこと、Li添加が可能なこと、ZnTe-ZnSe超格子ではPLはバンド端遷移に基づくこと、価電子帯不連続が0.52eVであること、またCdS-ZnS超格子がEL素子として有望であることを示した。(藤安)以上の研究を通じ、界面急峻性の優れた超格子の作製と、その応用による新機能性創出に関する見通しを得た。