n型窒化アルミ/p型ダイヤモンド・ヘテロ構造による高効率冷陰極の作製

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本研究では、レーザーアプレーション法を用いることにより、新しいワイドバンドギャップ半導体材料として期待される窒化アルミニウム(AIN)薄膜作製、及びド-ピングに関する多くの知見を得た。本研究で得られた結果を以下に統括する。・多結晶AIN焼結体ターゲットから、配向AIN薄膜が得られた。・AIN薄膜の表面は、数nm単位で平滑であった。・膜中に不純物はほとんど存在せず、深さ方向にも一定な組成比(Al:N=1:1)を保っている事が分かった。・基板温度は高温になるほど結晶性が向上し、1000℃で作製したAIN薄膜が最も良い結晶性を示した。・レーザーエネルギー密度が10J/cm^2で作製したAIN薄膜より、1J/cm^2で作製したAIN薄膜の方が結晶性が優れていることが分かった。・窒素雰囲気圧が高くなると、結晶性が低下することが分かった。組成比を調べることにより、高い窒素ガス圧では雰囲気ガスが膜中に取り込まれ、ストイキオメトリー組成よりも窒素過剰となっていることが原因であると判明した。・サファイア基板上にAIN成膜を行った結果、X線ロッキングカーブの半値幅は0.074°であり、既に電子素子として応用されているGaN薄膜と同程度の結晶性を有していることが示された。・カソードルミネッセンス測定において、メタン中で作製したAIN薄膜の発光センターが長波長側にシフトしていることから、炭素がド-ピングされていることが分かった。