硫化亜鉛系半導体の硫黄圧制御分子線エピタキシーの初期過程の制御と紫外レーザの作製

硫化锌基半导体硫压控制分子束外延初始过程控制及紫外激光器制备

• 批准号: 13750014
• 负责人: 市野 邦男
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750014/
• 关键词: ZnS; GaP; MBE; P分子線; RHEED; p型; Li; 紫外線; レーザ

本研究では,硫化亜鉛(ZnS)系半導体を用いた紫外半導体レーザの作製を最終的な目的としており,2年目の本年は,1年目の結果に引き続き,燐化ガリウム(GaP)基板の表面組成の制御と最適化によるZnS系エピタキシャル成長層の高品質化,p型伝導半導体の作製条件の確立,pn接合デバイスの実現のための検討,等の研究を行った.1.GaP基板の表面組成の制御と最適化GaP基板の自然酸化膜を除去する際に照射する燐(P)分子線の原料としてGaPを用いたが,2個の分子線源セルを用意し,一方はP分子線に加えて少量のガリウム(Ga)分子線が含まれるもの,他方はGaトラップを設けてP分子線のみ発生するものとした.これらを使い分けることで,酸化膜除去後に非常に平坦な表面を実現し,かつ(2x4),(2x1)等のRHEED再構成パターンをその場観察しつつ表面組成を制御することを実現した.さらに種々の表面状態に制御された状態からZnS系エピタキシャル成長層を作製し,その影響を検討した.2.p型伝導半導体の作製条件の確立昨年度,初期的結果ながらLi添加ZnSにおいてp型伝導を実現したが,その特性・再現性は不十分であった.その原因が,Li原料の表面状態が不安定であるためと考え,安定化するための分子線源セル・るつぼの改良を行った.その結果,Li添加における再現性が大幅に改善された.しかしながらアクセプタ濃度はN_a〜10^<15>cm^<-3>程度にとどまっており,さらなる改善が必要である.3.pn接合デバイスの実現のための検討Li添加p型ZnSとCl添加n型ZnSを積層してpn接合型構造を作製した.おそらく,Li添加p型層のアクセプタ濃度が不十分なため,その上に形成した金電極との間の電位障壁が大きく,評価が可能な程度の電流を流すことができなかった.今後,p型層のキャリア密度向上とともに,オーム性電極作製のための検討が必要である.

This study で は, sulfide (ZnS) administered semiconductor を 亜 lead with い た ultraviolet semiconductor レ ー ザ の な purpose of を eventually と し て お り, 2 years の は this year and 1 year の results に lead き 続 き, 燐 change ガ リ ウ ム の (GaP) substrate surface composition の suppression と optimization に よ る ZnS is administered エ ピ タ キ シ ャ ル growth layer の high-quality, p type 伝 guide and a half Conductor の の cropping conditions established, pn junction デ バ イ ス の be presently の た め の 検 please, such as line の research を っ た. 1. The GaP of substrate surface の の suppression と optimization GaP substrate の を natural acidification membrane to remove す る interstate に irradiation す る 燐 (P) molecule line の と し て GaP を with い た が, 2 の molecular line source セ ル を intention し, は P points Child line に plus え て small の ガ リ ウ ム (Ga) molecular line contains が ま れ る も の, fang は Ga ト ラ ッ プ を set け て P molecular line の み 発 raw す る も の と し た. こ れ ら を make い points け る こ と で, acidification of the membrane to remove に very flat に な surface を be し, か つ (2 x4), (2 x1) の RHEED reconstitution パ タ ー ン を そ の Field 観 examine し つ つ surface composition を suppression す る こ と を be presently し た. さ ら に kind 々 の surface state に suppression さ れ た state か ら ZnS is administered エ ピ タ キ シ ャ ル し, the growth layer を cropping そ の influence を beg し 検 た. 2. The p-type 伝 guide semiconductor の の system conditions established last year, the result of the early な が ら Li add ZnS に administered お い て p-type 伝 guide を be し now た が, そ の features, reproducibility は not quite で あ っ た. そ が の reasons, Li の raw material surface state が unrest で あ る た め と え, stabilization す る た め の molecular line source セ ル · る つ ぼ の improved line を っ た. そ の result, Li added に お け る reproducibility が に significantly improve さ れ た. し か し な が ら ア ク セ プ タ concentration は N_a ~ 10 Cm ^ ^ < 15 > < - > 3 degree に と ど ま っ て お り, さ ら な る improve が necessary で あ る. 3. The pn junction デ バ イ ス の be presently の た め の 検 for Li added p type ZnS と administered Cl add n ZnS を administered horizon し て pn junction type structure を cropping し た. お そ ら く, Li added p-type layer の ア ク セ プ タ concentration が not quite な た め, に form on そ の し た gold electrode と の の potential barrier between が big き く, review 価 が な probably の electric current to flow を す こ と が で き な か っ た. In the future, the density of the p-type layer <s:1> キャリア will increase to とと <s:1> に に and に, and the production of <s:1> ため 検 検 is necessary for が.

项目成果

Kunio Ichino: "Li-acceptor Doping to ZnS by Molecular Beam Epitaxy"Proceedings of First Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors, March 9-12, 2003, Hyogo, Japan. 133-136 (2003)

Kunio Ichino：“通过分子束外延对 ZnS 进行锂受体掺杂”，第一届亚太宽带隙半导体研讨会论文集，2003 年 3 月 9-12 日，日本兵库县。

K.Ichino: "Optimization of Pretreatment of GaP Substrates for Molecular Beam Epitaxy of ZuS-based Materials"Phys. Stat. Solidi(b). 229・1. 217-220 (2002)

K.Ichino：“ZuS 基材料分子束外延的 GaP 衬底的优化”Phys. 229・1 (2002)。