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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750041/
• 关键词: シリコンカーバイド(SiC); 青色発光; フォトルミネセンス; CVD成長; 等電子トラップ

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。

In this study, the new cyan emission center of SiC crystal was added, and the emission process was analyzed. The results of this study are as follows: 1. SiC crystal light emission center (1)SiC{001} plane has a number of degrees of light emission. The substrate is used for high quality SiC crystal growth successfully by CVD method. (2) The chemical vapor deposition (CVD) growth process, light emission center, atom (Ga, Ti) and organic metal compounds containing impurities, chemical vapor deposition (CVD), chemical vapor deposition (3)The efficiency of the growth layer of the light-emitting center atom is strongly dependent on the polarity of the substrate surface, and the efficiency is high in the square of SiC(0001)Si surface and the square of SiC(0001)C surface. For <18>example, if you want to use a computer, you can use a computer<-3>. 2. Analysis and explanation of the process of luminescence (1) Analysis and analysis of luminescence of SiC at low temperature of 10 ~ 100K with N, Ga and Ga. The position of the emission center is 2.9eV(430nm). (2)Ga D-A selective light emission and free electron-electron selective light emission at high temperatures above 100K The analytical level of this article is 267meV. (3)Ti The growth layer is 2.79 eV (444nm) and the temperature is 0 ° C. Temperature dependence, excitation intensity dependence, time decomposition analysis, and isoelectron interaction in Ti and SiC are shown. 475meV, 475meV In the future, it is necessary to manufacture and use other materials and joints.

项目成果

T.Kimoto: "Growth Mechanism of 6H-SiC in Step-Controlled Epitaxy" J.Appl.Phys.73. 726-732 (1993)

T.Kimoto：“步进控制外延中 6H-SiC 的生长机制”J.Appl.Phys.73。

T.Kimoto: "Step-Controlled Epitaxial Growth of 4H-SiC and Doping of Ga as a Blue Luminescent Center" Jpn.J.Appl.Phys.32. 1045-1050 (1993)

T.Kimoto：“4H-SiC 的步进控制外延生长和 Ga 掺杂作为蓝色发光中心”Jpn.J.Appl.Phys.32。

T.Kimoto: "Surface Kinetics of Adatoms in Vapor Phase Epitaxial Growth of SiC on 6H-SiC{0001}Vicinal Surfaces" J.Appl.Phys.75. 850-859 (1994)

T.Kimoto：“6H-SiC{0001}邻位表面上 SiC 气相外延生长中吸附原子的表面动力学”J.Appl.Phys.75。