超高純度単結晶を用いたZnSeの伝導型制御に関する研究

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本研究は青色素子用材料として注目されているZnSeにおいて、これまで困難とされている低抵抗のP型伝導を得ることであるが、その一歩として、まず超高純度ZnSe単結晶を育成し、これにZnと置換して浅いアクセプター準位を形成することが予測されるI族のLi、Na及びKの添加を試み、その固溶の可能性を前年度に引き続き詳細に検討することである。Se溶媒中にそれぞれのアルカリ金属とZnSe単結晶を浸せきし、熱処理することによって固溶化を試みたが、この研究において特に次の点に注目した。(1)Zn位置に置換してアクセプターとして作用する元素はどれか。(2)定量的にどの程度ZnSe中に固溶するのか。(3)これによってZnSe単結晶はP型低抵抗になるのか。(4)それぞれのアクセプターの正確なエネルギー準位は。これらの評価手段としては放射化分析によって固溶アルカリ金属の濃度を求め、フォト・ルミネッセンス測定によって、それぞれの元素の占有位置及びエネルギー準位を知り、熱起電力測定と抵抗測定によって、伝導型と伝導度を評価した。その結果、Liは多くは原子間に入り、ドナーとして作用する。NaとKはZn位置に置換し、アクセプターとして作用する。とりわけ、NaはKよりZn位置での置換確率が高いことが知られた。Na添加試料は10^5(Ω.cm)と抵抗は高いもののP型伝導を示すことが確認された。今後熱処理方法を工夫することによって、低抵抗化の可能性が得られた。更に、それぞれの固溶アクセプターのエネルギー準位が、フォト・ルミネッセンスの選択励起スペクトルとドナー・アクセプター対発光の励起強度依存性から正確に評価された。