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炭素還元窒化法による窒化ガリウムバルク体結晶の成長と特異な発光特性

碳还原氮化法生长氮化镓块状晶体及独特的发光性能

基本信息

批准号：
20655046
负责人：
嶋田志郎
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

Ga_2O_3とZnOの同時炭素熱還元窒化法(CRN)によるZnドープGaN結晶の作製を行い,Ga_2O_3/ZnO粉末混合物とZnGa_2O_4のNH_3による直接窒化(DN)によるドープ法によるGaN結晶の形態と発光特性の違いを評価した。Ga_2O_3とZnOにカーボン粉末を混合したものを出発試料とした。これら出発試料を1000℃に加熱した。この加熱で発生するGa_2OとZnのガスをArガスで輸送し、このガス流れに対して向流となるようにNH_3を導入した。石英ガラス基板を2つの石英管出口付近に置き、1160℃でGaNを成長させた。Ga_2O_3/ZnOの混合粉末とGa_2O_3とZnOから固相反応法で作製したZnGa_2O_4を別の出発試料とした。これらの出発試料を1160℃でNH_3気流中で直接窒化することでZnドープGaN結晶を作製した。XRDの結果から、CRNで得られた結晶とGa_2O_3/ZnOの混合物とZnGa_2O_4のDNで得られた結晶はwurtzite型GaNに帰属した。CRNとDNで作製したZn-doped GaN結晶のSEM像から、CRNで作製したGaN結晶は六角板状で粒子サイズは約3μmであった。一方、DNにより作製したGaN結晶は比較的凝集した粉末状で粒子サイズは数百nmであった。酸素窒素分析及びICP発光分析の結果、CRNで作製したGaN結晶中の酸素及びZn含有量はそれぞれ約2at.%、約0.3at.%であった。Zn-doped GaN結晶のCL測定の結果から、CRNとDNの作製方法に関わらずZn-doped GaN結晶でZnに由来すると考えられるピークが430nm付近に現れた。この発光ピーク強度はCRNで作製したGaN結晶の方がDNで作製したGaN結晶よりも約20倍強く、鋭い発光を示すことが分かった。この結果からCRNの方がGaNへのZnドーピングに適していると考えられる。

Ga_2O_3 と ZnO の carbon heat at the same time also yuan smothering polarization method (CRN) による zinc ドープ GaN をい, the crystallization の cropping Ga_2O_3 / ZnO powder mixture と ZnGa_2O_4 の NH_3 による to smothering (DN) によるドープ method による GaN crystal の form と発 light feature の violations いを review 価した . The Ga_2O_3とZnOにカボボボ powder を is mixed to produce the test material とたををををを. <s:1> れら discharge the test material を1000℃に heat <s:1> た. Born この heating で発する Ga_2O と zinc のガスを Ar ガスで conveying し, このガス flow れにし seaborne て to flow となるように NH_3 を import した. Quartz ガラス substrate を2 <s:1> quartz tube outlet pair nearly にガラス, 1160℃でGaNを growth させた. Ga_2O_3 / ZnO の mixed powder と Ga_2O_3 と ZnO から solid instead 応で cropping した ZnGa_2O_4 を don't の out 発 sample とした. これらの out 発 sample を 1160 ℃ で NH_3 で気 stream to smothering することで zinc ドープ GaN crystal を cropping した. XRD results のから, CRN で have られた crystallization と Ga_2O_3 / ZnO の mixture と ZnGa_2O_4 の DN で have られた crystallization は type wurtzite GaN に帰 genus した. The CRN と DN で cropping した zinc - doped GaN crystal の SEM like から, CRN で cropping した GaN crystal は hexagonal tabular で particle サイズは about 3 microns であった. One side, DNによ is referred to as the agglutination of <s:1> た powder-like で particles サズズ <s:1> hundreds of nmであった for the comparison of <s:1> たGaN crystals. Acid, smothering element analysis and のび ICP 発 light analysis results, CRN で cropping した GaN crystallization and びの acid in zinc containing amount はそれぞれ about 2 at. %, 0.3 at. % であった. Determination of zinc - doped GaN crystal の CL の results から, CRN と DN の cropping method に masato わらず zinc - doped GaN crystal で zinc に origin すると exam えられるピークが pay nearly 430 nm に now れた. この発 light ピーク strength は CRN で cropping した GaN crystal の party が DN で cropping した GaN crystal よりも about 20 times stronger く, sharp い発 light を shown すことが points かった. この results から CRN の party が GaN への zinc ドーピングに optimum していると exam えられる.