分光的手法によるワイズギャップI-III-VI_2族半導体ヘテロ接合の格子歪の評価

用光谱法评估宽禁带 I-III-VI_2 族半导体异质结的晶格应变

• 批准号: 07750018
• 负责人: 白方 祥
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Ehime 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750018/
• 关键词: カルコパイライト化合物; I-III-VI_2族半導体; ヘテロ接合; 格子歪; 遷移金属不純物; フォトルミネッセンス; 赤外発光

本研究では、遷移金属不純物の発光は歪に非常に敏感であることに着目し、カルコパイライト半導体のヘテロピタキシャル層に存在する格子歪を評価することを目的に実験および考察を行った。遷移金属であるFe不純物はCuGaS_2において主な残留不純物であり、配位子場遷移による強い赤外発光(2μm)を示すことが知られている。まず、InSb赤外線検出器を用いた赤外フォトルミネッセンス(PL)測定系の構築を新たに行った。8KにおけるArレーザ(514.5nm)励起の結果、ヨウ素輸送法で作整したCuGaS_2単結晶において0.613eVに残留Fe不純物による発光線を観測した。同測定条件で減圧MOCVD法によりGaAsおよびGaP基板上にエピタキシャル成長させたCuGsS_2薄膜の測定を行った。しかし、エピタキシャル薄膜において0.61eV領域に発光を観測することが出来なかった。この原因として、(1)MOCVD-CuGaS_2層には残留Fe不純物が殆ど含まれないこと、(2)膜厚が0.7μmと非常に薄いこと、(3)格子歪による発光線の大きなブロードニングの為発光強度が低下したこと、等が考えられる。そこで、CuGaS_2:FeのPL励起スペクトルは1.1eVにピークを持つことに着目し、PL測定計の高感度化を図りPLの再検討を行った。励起光を本研究経費により購入したYAGレーザの1.064μm光(1.16eV:300mW)に変更し、8KでPL測定を行った。この結果、バルクCuGaS_2結晶におけるFe発光線強度は一桁以上増加した。しかし、MOCVD-CuGaS_2層からのFe発光線は検出限界以下であった。即ち、Fe発光線の強度は無添加バルクCuGaS_2の強度の1/10000以下と見積もられる。本補助金による研究終了後も、残留Fe不純物分析や厚巻エピ(数ミクロン以上)を用いた測定を検討しており、研究を継続したい。

In this study, the light emission of migrating metal impurities is very sensitive to the existence of lattice distortion in semiconductors. The migration of Fe impurities to CuGaS_2 is mainly due to the presence of residual impurities, and the transfer of ligand field is due to the strong red emission (2μm). A new method for the construction of infrared (PL) detection system for infrared (IR) and InSb detectors The results of Ar ~+(514.5 nm) excitation at 8K and emission of Cu ~(2 +) GaS_2 crystals by elemental transport method were measured at 0.613 eV and residual Fe impurities. Measurement of CuGS_2 thin films grown on GaAs and GaP substrates under the same conditions Light emission in the 0.61eV field of thin films The reasons for this are: (1) the residual Fe impurity in MOCVD-CuGaS_2 layer is almost contained;(2) the film thickness is 0.7μm and very thin;(3) the lattice is distorted and the emission intensity is low. CuGaS_2:Fe PL excitation starting point 1.1eV, PL measurement high sensitivity, PL re-examination. The excitation wavelength was determined at 1.064μm (1.16eV:300mW) and 8K. As a result, the intensity of Fe emission from CuGaS_2 crystals increased by more than one second. MOCVD-CuGaS_2 layer, the Fe emission line below the limit. That is, the intensity of Fe emission is not added to CuGaS_2 intensity of 1/10000 or less. After the completion of the study, the residual Fe impurity analysis was carried out.