高エネルギーギャップ半導体の結晶成長と光学的性質に関する研究

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1.ZnS_<×Se_1-×>/GaPのCVD(1)成長条件の解析, ZnS及びZnSeを原料とするCVD法の成長条件を熱力学的に解析し, 0.2<×<1の極めて広い範囲での組成制御が可能であることを明らかにした.(2)成長実験, 原料温度900-950°C基板温度680-820°Cの範囲で, 組成0.44<×<0.92の良質のエピタキシャル膜が得られた. 組成及び成長速度の温度依存性は熱力学的解析結果とよく一致した.(3)光学的性質, 4.2-300Kにおけるホトルミネセンスに三つのピークを見い出した. これらのピークの温度依存性, 組成依存性, 励起スペクトル, 時間分解スペクトルから, 成長中に導入された不純物との関連を明らかにした. またマラン散乱の測定を行い, Znの拡散により生じたP型GaP中のLOフォノンープラズモン結合モードを初めて検出した.2.AL_×Ga_<1×>/α-AL_2O_3のMOVPE(1)組成制御, 原料としてTMG(TEG), TMA, NH_3を用い, 原料ガスの混合条件を最適化することにより全固相組成範囲での成長に成功した.(2)バッファ層の効果, 低温(800-900°C)で成長させたALNバッファ層が結晶性の改善に有効であることを明らかにした. エピタキシャル膜の成長過程を詳細に調べ, バッファ層の導入により, C軸方向への微結晶の成長は抑制され, 横方向への成長が著しく促進されることを明らかにした.(3)励起子によるI_2ラインと光吸収係数の組成依存性を測定し, エネルギーバンドギャップの組成依存性を決定した. Znによる青色の発光帯の温度依存性, 組成依存性を詳細に調べ, この発光帯はGaまたはALサイトに入ったZnとその回りのNまたは格子空孔の作る複合センター内で起こっていると推測された.