溶液成長法によるII-VI族化合物半導体の作製とその伝導性制御

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溶液成長法により, 完全性の高いII-VI族化合物半導体単結晶(ZnS, ZnSe, CdS, CdSe)を作製するとともに, その電気的光学的特性を調べた. 溶媒としてはSb_2Te_3, Bi_2Te_3, Sb_2Se_3, Bi_2Se_3等のカルコゲン化合物を用いた.Sb_2Te_3, Bi_2Te_3を溶媒として除冷法にて, ZnSを成長させた. 主な成長条件は, 保持温度1000°C, 保持時間15時間,分離温度700°C, ZnSのチャージ量3〜4mol%あった. 1000°C〜900°Cでの降温速度を1.8〜2.4°C/h, 990〜700°Cでの降温速度を24〜42°C/hとした. 成長結晶はIn溶媒からのものと比べ数倍大きく, 平板状〔(III)面〕に成長しやすい傾向がある. 結晶はいずれ溶媒からのも5×5×0.5mm^3程度の大きさで,無色透明であった. フォトルミネッセンスでは溶媒に関係なくTeによる発光(青色)が観測された. Sb_2Te_3溶媒を用いた温度差法より成長した結晶は除冷法による結晶に比べ一回りほど小さいが, 最大で厚さ1.2mmの厚い結晶が成長した. 抵抗率が高いものが多かったが, Sb_2Te_3溶媒から除冷法にて成長させた結晶はas-grownで40KΩcm程度の値を示した.また, Sb_2Se_3溶媒から除冷法によりZnSe単結晶を成長させた. 成長条件は保持温度850°C, 保持時間12時間, 降温速度15°C/h, 分離温度700°Cであった. 溶媒に対して3mol%のZnSeを溶質としてチャージした. 溶媒との分離後900°Cで1昼夜置き, 結晶に付着した溶媒を除去した. 結晶はアンプルの先端に成長しており, 2×2×0.1mm^3程度の平板状で, その片面は微小結晶が付着してがさがさになっていた. 結晶は黄色であり, 蛍光顕微鏡像では赤色であった. 温度差法によってもZuSeを成長させたが, 結晶は先端部に密集して成長しており, 微結晶が集まった状態で, 個々の大きさは1〜2mm角程度であった. 結晶は不透明な黄色をし, 蛍光顕微鏡像では赤色を呈した. ZuSeではすべて高抵抗であった.