巨大ボーイングを利用した広帯域対応擬似混晶半導体の作製

利用巨弓制造宽带兼容赝混晶半导体

• 批准号: 15760004
• 负责人: 鍋谷 暢一
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: University of Yamanashi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760004/
• 关键词: 電気陰性度; 局在準位; 擬似混晶; ハンドアライメント; 高密度薄膜; II-VI-O型混晶; バンドギャップボーイング; 混晶; 超格子; 光デバイス

Oの電気陰性度はS, SeおよびTeに比べて大きいため、ZnSeやZnTe中のVI族原子の一部をOで置換したII-VI-O型混晶半導体では、O原子が電子を強くひきつけて局在準位を形成する。Oの局在準位は母体結晶のエネルギーバンドと強い相互作用を起こすため、混晶のバンドギャップは巨大ボーイングに代表される特異性をもつ。本研究ではZnSeOやZnTeOなどO以外のVI族元素が異なる三元混晶薄膜を積層した超格子構造である擬似混晶によりバンドギャップを制御することを目的としている。ZnSeOおよびZnTeO混晶をエピタキシャル成長し、擬似混晶のバンド構造解明に必要となるOの局在準位を調べた。変調分光(PR, ER)測定により、ZnSeOのバンドギャップを測定した結果、O組成を増加させるとバンドギャップは減少した。このことから、Oの局在準位はZnSeの伝導帯中に形成され、両者の相互作用によって伝導帯下端が低エネルギーにシフトすると考えられる。またOの局在準位は伝導帯とのみ相互作用し、価電子帯には影響を与えないことがわかった。同様にZnTeO混晶のバンドギャップを調べた結果、O組成の増加とともにバンドギャップは増加した。したがってZnTe中のOの局在準位は禁制帯中に形成され、伝導帯下端を高エネルギーにシフトさせることがわかった。実験で得られたOの局在準位のエネルギー値を基準としてZnSeO/ZnTeOヘテロ接合のバンドアライメントを考えると、ZnSeOは電子に対して井戸、ZnTeOは正孔に対して井戸となるType-II型となることがわかった。またZnTeO混晶についてX線回折による格子定数測定と2次イオン質量分析によるO濃度測定の結果、OはTeを置換するサイト以外にも取り込まれていることがわかった。これらの研究成果から、擬似混晶のバンド構造を解析および設計する上で重要な知見を得た。

The electron density of O atoms is higher than that of S, Se, Te, ZnSe, ZnTe and some of the VI atoms in II-VI-O mixed crystal semiconductors are replaced by O atoms. O in the quasi-position of the parent crystal to produce a large number of strong interaction, mixed crystal to produce a large number of characteristics of the product In this study, ternary mixed crystal thin films with different group VI elements other than ZnSeO and ZnTeO were prepared with superlattice structure. ZnSeO and ZnTeO mixed crystal growth, quasi-mixed crystal structure solution necessary to adjust the position of O The measurement results of PR, ER and O composition were increased. The interaction between ZnSe and O in the conduction band results in a low level of conduction. The interaction between the electron and the conduction band in the quasi-position is not easy. For the same reason, the composition of ZnTeO mixed crystal was increased. The O in ZnTe is formed in the middle of the quasi-forbidden band, and the lower end of the conductive band is formed in the middle of the forbidden band. In order to obtain the standard value of ZnSeO/ZnTeO, ZnSeO/ZnTeO/ZnTeO/ZnTe X-ray diffraction of ZnTeO mixed crystals, determination of lattice number, secondary mass analysis, determination of O concentration, and substitution of O and Te. The results of this research are important insights into the structure analysis and design of quasi-hybrid crystals.

项目成果

W.Shan, W.Walukiewicz, J.W.Ager III, K.M.Yu, J.Wu, E.E.Haller, Y.Nabetani, T.Mukawa, Y.Ito, T.Matsumoto: "Effect of oxygen on the electronic band structure in ZnO_xSe_<1-x> alloys"Applied Physics Letters. Vol.83 No.2. 299-301 (2003)

W.Shan、W.Walukiewicz、J.W.Ager III、K.M.Yu、J.Wu、E.E.Haller、Y.Nabetani、T.Mukawa、Y.Ito、T.Matsumoto：“氧对 ZnO_xSe_ 电子能带结构的影响<

Y.Nabetani, T.Mukawa, Y.Ito, T.Kato, T.Matsumoto: "Epitaxial growth and large band-gap bowing of ZnSeO alloy"Applied Physics Letters. Vol.83, No.6. 1148-1150 (2003)

Y.Nabetani、T.Mukawa、Y.Ito、T.Kato、T.Matsumoto：“ZnSeO 合金的外延生长和大带隙弯曲”应用物理快报。

W.Shan, W.Walukiewicz, J.W.Ager III, K.M.Yu, J.Wu, E.E.Haller, Y.Nabetani: "Oxygen induced band-gap reduction in ZnO_xSe_<1-x> alloys"phys.stat.sol.(b). Vol.241 No.3. 603-606 (2004)

W.Shan、W.Walukiewicz、J.W.Ager III、K.M.Yu、J.Wu、E.E.Haller、Y.Nabetani：“ZnO_xSe_<1-x> 合金中的氧诱导带隙减小”phys.stat.sol.(b

Y.Nabetani, Y.Ito, T.Mukawa, T.Okuno, T.Kato, T.Matsumoto, T.Hirai: "MBE growth of ZnSSeO alloy using ZnS as a sulfur source"phys.stat.sol.(b). Vol.241 No.3. 595-598 (2004)

Y.Nabetani、Y.Ito、T.Mukawa、T.Okuno、T.Kato、T.Matsumoto、T.Hirai：“使用 ZnS 作为硫源的 ZnSSeO 合金的 MBE 生长”phys.stat.sol.(b)

Temperature dependence and bowing of the bandgap in ZnSe1−xOx

• DOI: 10.1063/1.1719274
• 发表时间: 2004-04
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: A. Polimeni;M. Capizzi;Y. Nabetani;Y. Ito;T. Okuno;T. Kato;T. Matsumoto;T. Hirai