超高純度単結晶を用いたZmSeの伝導型成業に関する研究

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本研究の目的は青色発光素子用材料として注目されているZnSeにおいて, 今までに得られていない低抵抗の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, これまでZnSe中で浅いアクセプター準位を形成すると報告されているアルカリ金属, Li, Na及びKのドープの可能性について検討することである. さらに, 4.2Kにおけるフォト・ルミソッセンス測定からドープされたこれら元素の結晶中での占有位置及びアクセプター準位について考察することである. 実験において, アルカリ金属の結晶中へのドープの試みはアルカリ金属とSeの混合溶体中にZnSeを浸せきし, 熱処理する方法で行なった. まず, 高純度ZnSe単結晶の育成についてであるが, 高純度素材と昇華成長によってこれまで最高純度と思われる残留ドナー濃度6.3×10^<14>cm^<-3>のものが得られた. 次にこの試料を用いたLi, Na及びKの添加実験では, それぞれ結晶中に取り込まれることが知られたが, Liは原子寸法で小さいため, 多くが格子間位置に入り, ドナーとして作用することが知られた. 一方, NaとKはZn位置に置換し, アクセプターとして作用し, 格子間に入るものは少ない. Kの場合, Naに比べて固溶度は極めて小さく, 従ってNaがアクセプターとして最も最適なドープ元素であることが知られた. これらのアクセプター種について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光強度依存性からアクセプター準位が正確に明らかにされた. Naを添加した試料の熱起電力測定からP型の兆候がえられた. しかし依然として電気抵抗は10^5Ωcmであり, 低抵抗のP型結晶を得るためにはNa占有位置制御の研究が今後重要であると思われる.