水素ラジカルCVD法によるznse,zns薄膜結晶の低温成長

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II-VI族化合物半導体の電子デバイス応用に不可欠な不純物添加による価電子制御を可能にする目的で, ZnSe結晶を例として, その低温結晶成長技術を開発するための基礎的研究を行った. 原料としてはジエチル亜鉛, ジエチルセレンの有機金属化合物を用い, 申請者らの提案した, 原子状水素の強い還元力と, 金属等の諸元素と低温分解性の水素化合物形成能を利用した「HR-CVD法」(Hydrogen Radical enhanced CVD)を適用した. 原子状水素, 及びジエチルセレンはマイクロ波プラズマで生成, あるいは分解し, ジエチル亜鉛は原子状水素との気相中での衝突により一部分解し, 反応前駆体を生成する. これらの化学活性の高い前駆体は基板上で擬似平衡を形成し, その結果, 200°C程度の極めて低い基板上でZnSe結晶成長が可能になった.得られる結晶形は, 用いる基板により異なり, 非晶質ガラス基板上では, (III)方向に配向した多結晶が得られ, この膜は高抵抗, 高光伝導性を示す良質膜で今後応用が期待できる. 一方, GaAs(100)基板上へ堆積すると, 均質性の高いヘテロエピタキシャル膜が得られた. 200°C基板上でこのような良質の単結晶薄膜が得られたことはこれまでに例を見ないので, 今後の進展に期待が持たれる.低温成膜法としてのHR-CVD法が確立されたので, 所期の目的である価電子制御の可能性に対する予備的実験を行い, N型においてはZnSe:Alで室温における伝導度, 10^<-1>S/cm, 活性化エネルギー〜0.1eVが得られることを確認した. また, P型に関してはPH_3をドーパントとし, ZnSe:Pの作製を試みたところ, 活性化エネルギー〜0.5eV, 伝導度〜10^<-5>S/cmの膜が得られた. したがって, さらに作製条件の最適化によって, 高品質膜を得ることが期待される.