歪超格子緩衝層を用いたOMVPE Zn(S,Se)の高品質化の研究

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本研究は, II-VI族半導体Zn(S,Se)/GaAsヘテロエピタキシャル成長において, 極薄膜多層歪超格子の不純物蓄積作用や転位の伝搬阻止作用に注目して, この歪超格子をヘテロエピ成長層の緩衝層として用いて界面特性の向上により成長層の高品質化を図ることを目的とする. Zn(S,Se)ヘテロエピ成長には, 低温成長可能な有機金属気相成長法(OMVPE)を用い, ジメチル亜鉛, ジメチルセレン, メチルメルカプタンを原料とし, 常圧下500°Cで行った. 得られた主な成果は以下のとおりである.1.現有装置を用い, 成長条件を最適化することにより, 約5mmの各層厚を持つ周期性の良好な歪超格子が作製し得ることを, X線回折, フォトルミネッセンス(PL)測定から判かった.2.1の結果を踏まえ, 基板上にZnSe(13nm)-ZnS_xSe_<1-x>(13nm)5周期の歪超格子をZnSeのエピ層に対する緩衝層として挿入し, 緩衝層の有無による成長層の結晶性への影響をPLにより評価した. その結果, 緩衝層導入によって, 自由励起子発光強度に対する深い準位からの発光強度は著しく減少し, 品質改善に効果があることがわかった.3.次に歪強度の異なる歪超格子を緩衝層として用いたとき, 歪強度の大きい方が深い準位を形成する欠陥濃度の低減に効果があるが, 転位に関係すると考えられる準位の発光強度が増大することがわかり, 緩衝層の歪場にある最適値が存在することを実験的に示し得た.以上のことから, 緩衝層はこのヘテロエピ系における界面特性の向上を通じて, ヘテロエピ層の高品質化に大きく寄与し得ることを示し得た. 今後は歪超格子緩衝層のヘテロエピ層高品質化に対する効果をより明確にして, 物性制御とくに伝導型制御可能なレベルまで品質を向上させるため, 高真空下でのOMVPEを行ってゆく予定である.