ワイドギャップ半導体SiCへの新しい青色発光中心の添加と発光過程の解明

宽禁带半导体SiC中添加新的蓝色发光中心并阐明发光过程

基本信息

批准号：
05750041
负责人：
木本恒暢
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、SiC単結晶に新しい青色発光中心を添加して、その発光過程の解明を行う、青色発光の効率向上を目指した基礎データを得た。以下に本研究で得られた主な結果をまとめる。1.SiC結晶への発光中心のド-ピング(1)SiC{001}面から数度のオフアングルを有する基板を用いることによって、CVD法による高品質SiCのホモエピタキシャル成長に成功した。(2)CVD成長中に、発光中心となる原子(Ga、Ti)を含む有機金属や塩化物を添加することにより、制御性の高いド-ピング技術を確立した。(3)発光中心原子の成長層中への取り込み効率は基板面極性に強く依存し、SiC(0001)Si面上の方が、(0001)C面より1〜2桁程度取り込み効率が高い。したがって、10^<18>cm^<-3>程度のド-ピングを行うためには、Si面を用いるのが有効である。2.発光スペクトルの分析と発光過程の解明(1)N、およびGaをドープしたSiCのフォトルミネセンス分析から、Gaが深いアクセプタとして働き、10〜100Kの低温で強いD-A(NドナーGaアクセプタ)ペア発光を示すことを明らかにした。発光スペクトルのピーク位置は2.9eV(430nm)付近であり、Gaは紫青色の発光中心として有望である。(2)Gaドープ成長層のフォトルミネセンスは、100K以上の高温でD-Aペア発光から自由電子-アクセプタ発光の過程に遷移する。このスペクトルの分析から、Gaアクセプタの準位が267meVであることを明らかにした。(3)Tiドープ成長層は2.79eV(444nm)に零フォノンピークを持つ青色フォトルミネセンスを示す。このピークの温度依存性、励起強度依存性、時間分解分析によって、TiがSiC中で等電子トラップとして作用することを示した。また、励起子の束縛エネルギーが475meVと大きいことが判明した。今後は、発光デバイスの製作や、他の材料とのヘテロ接合の活用が必要である。

在这项研究中，获得了基本数据以提高蓝色发光的效率，该数据涉及将新的蓝色发光中心添加到SIC单晶以阐明发光过程。从这项研究中获得的主要结果总结了下面。 1。通过使用具有SIC {001}平面的几个不同角度的底物将发光中心掺杂到SIC晶体中（1），通过CVD方法成功了高质量SIC的同性恋生长。（2）高度控制的掺杂技术是通过在CVD生长过程中添加有机金属和含有原子的氯化物（GA，Ti）来确定的。（3）将发光中心原子掺入生长层的效率很大程度上取决于底物表面的极性，并且在SIC（0001）Si表面上掺入的效率约为（0001）C表面上的效率。因此，使用Si表面执行约10^<18> cm^<-3>的掺杂是有效的。 2。分析发射光谱和从N和GA掺杂SIC的光致发光分析的发射过程（1）的分析，发现GA充当了深度受体，并在低温下表现出强烈的D-A（N-Donor GA受体）成对发射的强烈D-A（N-Donor GA受体）。发射光谱的峰位置约为2.9 eV（430 nm），而GA作为紫色发光中心有望。（2）从D-A对发射到自由电子受体发射的GA掺杂生长层的光致发光在100K或更高的高温下发射。该光谱分析表明，GA受体水平为267 MEV。（3）Ti掺杂的生长层表现出蓝色光致发光，零声子峰为2.79 eV（444 nm）。温度依赖性，激发强度依赖性以及该峰的时间分辨分析表明，Ti充当SIC中的等电子陷阱。还发现，激子的结合能在475 MeV时很大。将来，有必要制造发光设备并与其他材料一起使用异质结。