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同位元素添加単結晶を用いた電子スピン共鳴法と発光測定による酸化亜鉛の欠陥分析

使用电子自旋共振和同位素掺杂单晶发光测量对氧化锌进行缺陷分析

基本信息

批准号：
11650693
负责人：
関口隆史
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11650693/
关键词：
ZnO カソートルミネッセンス FTIR 重水結晶成長欠陥

项目摘要

水熱法によってZnO単結晶を育成した。育成にはKOH+LiOHアルカリ溶液を用いるが、その溶媒として純水(軽水)および重水を用いた。得られた結晶の光学特性をカソードルミネッセンス(CL)、赤外吸収分光(FTIR)によって調べた。また、ESRスペクトルを測定した。(1)結晶成長.400℃,1000気圧の条件で2週間結晶を育成した。軽水、重水のどちらを使っても、結晶の色は緑かかっていた。また、O面よりZn面の結晶成長速度が大きく、結晶の色はO面側の緑色が濃かった。得られた単結晶の大きさは、重水溶液の方が小さくなる傾向がみられた。また、過酸化水素水を添加して酸素過剰の条件下で育成した結晶は、色が薄くほぼ透明であった。(2)CL測定.軽水、重水どちらを使って育成した結晶にも、スペクトルにはバンド端発光(370nm)と橙色発光(600nm)が観察された。また、両者で明確な違いは見られなかった,FTIR測定は、赤外域の吸収が大きかったため、水素や重水素の格子振動のピークを見出すことができなかった。吸収の原因は自由電子にあると考えられるので、水素パッシベーションや深いアクセプターによる補償効果を使って吸収を抑えることを検討中である。(3)ESR測定.現在のところ有用なデータを得るまでに至っていない。同位元素をエンリッチした単結晶の育成にめどがついた段階である。(4)計算機シミュレーション.超格子バンド計算法によりZnOの欠陥の電子状態を計算するプログラムの開発を行った。

ZnO single crystals were grown by hydrothermal method. The solvent used in the production of KOH+LiOH solution is pure water (pure water) and heavy water. The optical properties of the crystals were obtained by means of CL and FTIR. ESR measurement (1)Crystallization growth. 400 ℃, 1000 pressure conditions within 2 weeks crystallization growth. Water, heavy water, crystal, green, etc. The crystal growth rate of O surface and Zn surface is high, and the crystal color is green on O surface. In addition, there is a tendency for heavy water solution to be dissolved in water. Under the condition of adding acid to water, the crystal is thin and transparent. (2)CL determination Water, heavy water, etc. are used to grow crystals. They emit light at 370nm and orange light at 600nm. The absorption and vibration of the lattice of water and heavy water were determined by FTIR. The reason of absorption is free electron, water element and compensation effect. (3)ESR measurement. Now we have a good idea. Compared with the special elements, the crystal growth rate is higher. (4)Computer system. The superlattice calculation method is used to calculate the electronic state of ZnO.