ドナー濃度を制御した単結晶を用いた界面準位の結晶方位依存性の評価

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コバルト(Co)を添加した酸化亜鉛単結晶を育成し、育成された結晶に熱処理を施すことによって、結晶中のドナー濃度を変化させた。Hall効果によって測定されたCo添加結晶のキャリアー濃度の組成依存性から、Co添加結晶中の浅いドナーとなる欠陥準位の特質は、育成雰囲気によって決定され、育成後の熱処理では変化しにくいことを見いだした。また、熱処理条件の異なる結晶のカソードルミネッセンス測定から欠陥準位のエネルギー分散が熱処理によって変化しており、また、その変化が、Hall測定で得られたキャリアー濃度と相関していることが示された。さらに、酸素表面と亜鉛表面ではカソードルミネッセンススペクトルに違いがあることが見いだされ、界面準位形成において結晶方位依存性がある可能性が示された。酸化亜鉛単結晶に種々の金属電極を蒸着することによって、ショットキー接合を作製し、界面準位の評価を行った。酸化亜鉛-金接合において良好なショットキー接合が形成されることが示された。結晶の異方性を加味した等温過渡容量分光測定等に使用可能な接合単結晶試料の作製が可能となった。分子軌道計算によって酸化亜鉛、及び、ダイヤモンド結晶内の欠陥準位・界面準位について量子論的な考察を行い、分光スペクトルの測定値を計算によって再現することに成功し、欠陥準位についての理解を深めることができた。