テルル化亜鉛ホモエピタキシャル膜の有機金属化学気相法による成長と成長機構の解明

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現有設備のブリッジマン成長炉を用いて, ZnTeの単結晶を育成し, (100), (111), (110)面の単結晶基板を作成した. 次に,ジメチル亜鉛(DMZn), ジエチルテルル(DETe)を原料とし, 水素をキャリアガスとして, 9.4torrの低圧下で, ホモエピタキシャル成長を試みた所, 385°C〜480°C程度の低い基板温度で, ZnTeの膜が再現良く得られることが分かった. 成長速度の基板温度依存性を求めた所, 成長速度は, 種々の基板面方位に対して, 同じ温度依存性を示し, 基板基板温度の低下と共に減少する傾向にあることが分かった. この依存性から活性化エネルギーを求めると, 既に報告されているDETeの分解エンタルピーに近い値が得られた. このことから, DETeの分解が成長に大きな影響を及ぼしていることが予想できた. また, 成長速度は基板の面方位にも依存し, (111)Te>(100)>(111)Znの関係にあることが, この実験により明らかになった. 成長速度のDMZn, DETeの供給量依存性を求めた所, DMZnの場合, 成長速度は, 供給量に対して最大値をとる傾向を示し, 高い供給量ではそれが抑圧される傾向にあったが, DETeの場合, その供給量の増加と共に, 飽和する傾向を示し, 成長速度の低下はみられない, と言った成長速度のDMZnとDETeに対する依存性は著しく異なることが分かった. これらの現象は, 吸着モデルを用いることによって, 定性的には理解できるものの成長速度が面方位に依存する現象は説明できなく, 今後, 成長の基礎特性をより明確にして, 総合的に検討してゆく必要がある. エピタキシャル相のPLにはFEが観察される時もあり, MOCVD法が良質の膜を得る上で技法であることが分かった. 最後に, 四重極質量分析装置による成長室内のガス分析を試みた所, 本研究で用いた成長温度では, DMZnは殆んど完全に分解しているものの, DETeは非常に分解し難いことが分かった. 更に, アダクトの生成を示すピークも観察されなかった.