in-situ伝導度測定による半導性ZnO薄膜成膜初期の成長機構の解明

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Zn(C_5H_7O_2)_2-H_2O-O_2系を原料としたMOCVD法によって(012)Al_2O_3およびSiO_2基板上に合成時間を変化させて薄膜を合成し、その成長機構について検討した。どちらの基板上の薄膜も析出時間の増加にともなって見かけの抵抗率は減少し、その後ほぼ一定の値となった。(012)Al_2O_3基板上の薄膜は合成時間15分から10^<-3>Ω・cm台の低い抵抗率をもつ薄膜が得られたのに対し、SiO_2基板上では30分でほぼ一定の値となり、その値は10^<-1>-10^<-0>Ω・cmと(012)AL_2O_3より2桁高い値となった。成膜時間15分の薄膜についてAFMの観察を行った結果、SiO_2基板上での薄膜は島状で不連続であったのに対し、(012)Al_2O_3基板上では層状の薄膜が観察された。この成長様式の差はTEMの断面方向観察でも確認された。従って両者の成長様式の差が抵抗率がほぼ一定となる時間の差に対応していると考えられた。また、(012)Al_2O_3基板上の薄膜が層状成長したエピタキシャル薄膜であり、粒界をほとんど含まないと考えられるのに対し、SiO_2基板上の薄膜は柱状構造した1軸配向薄膜であり、多くの粒界が存在しているという違いが、一定になった時の両者の抵抗率の差の原因だと考えることができる。