レーザープロセスによる酸化亜鉛ナノワイヤの光電特性制御法の開発

非極性面を表面に露出させているmカットサファイア基板をZnOバッファ層製膜に用いる実験を行った。製膜されたZnOバッファ層はm面(10-10)方向に成長しており、非極性ZnOバッファ層を作製することに成功した。この非極性ZnOバッファ層を下地として、ナノ微粒子支援レーザー堆積法によるナノワイヤ作製を行ったところ、ナノワイヤの成長密度が他の基板使用時と比べて1/100以下に減少することが見出された。更にレーザーアブレーションとの組み合わせにより任意の位置にナノワイヤを成長させることで電界放出源などへの応用に適するナノワイヤ群が生成することが示された。aカット、cカット、mカットサファイア基板を使用し、それらの上に最適条件で堆積させたZnOバッファ層のホール効果測定を行った。結果、aカット上のZnOバッファ層はcカット及びmカットを用いた場合と比べて1桁以上高いキャリア濃度を持ち、キャリア移動度も1桁大きくなることが示された。結晶の面内配向ミスオリエンテーションがaカット上ZnOの場合は0.4°程度と非常に小さく、キャリアのトラップサイトが少ないことが原因として有力である。aカットサファイア基板を用いた場合でもELは観測されていなかった為、キャリア濃度を高める手法としてAlドープZnOを用いる実験を行った。パルスレーザー堆積法の照射ターゲットとして使用するAlドープZnO焼結体は偏析が多いため、偏析の少ないAlNドープZnO焼結体を使用したところ、Nを含まないAlドープZnOバッファ層の作製に成功した。AlドープZnOのキャリア濃度はZnOバッファ層に比べて1桁以上高く、有力なn型ZnOとして使用できる可能性が高まった。実際に、本手法で作製したAlドープZnOバッファ層とSbドープZnO球を用いてELを観測することに成功しており、今後の更なる発展に期待が寄せられている。

非極性面を表面に露出させているmカットサファイア基板をZnOバッファ層製膜に用いる実験を行った。製膜されたZnOバッファ層はm面(10-10)方向に成長しており、非極性ZnOバッファ層を作製することに成功した。この非極性ZnOバッファ層を下地として、ナノ微粒子支援レーザー堆積法によるナノワイヤ作製を行ったところ、ナノワイヤの成長密度が他の基板使用時と比べて1/100以下に減少することが見出された。更にレーザーアブレーションとの組み合わせにより任意の位置にナノワイヤを成長させることで電界放出源などへの応用に適するナノワイヤ群が生成することが示された。aカット、cカット、mカットサファイア基板を使用し、それらの上に最適条件で堆積させたZnOバッファ層のホール効果測定を行った。結果、aカット上のZnOバッファ層はcカット及びmカットを用いた場合と比べて1桁以上高いキャリア濃度を持ち、キャリア移動度も1桁大きくなることが示された。結晶の面内配向ミスオリエンテーションがaカット上ZnOの場合は0.4°程度と非常に小さく、キャリアのトラップサイトが少ないことが原因として有力である。aカットサファイア基板を用いた場合でもELは観測されていなかった為、キャリア濃度を高める手法としてAlドープZnOを用いる実験を行った。パルスレーザー堆積法の照射ターゲットとして使用するAlドープZnO焼結体は偏析が多いため、偏析の少ないAlNドープZnO焼結体を使用したところ、Nを含まないAlドープZnOバッファ層の作製に成功した。AlドープZnOのキャリア濃度はZnOバッファ層に比べて1桁以上高く、有力なn型ZnOとして使用できる可能性が高まった。実際に、本手法で作製したAlドープZnOバッファ層とSbドープZnO球を用いてELを観測することに成功しており、今後の更なる発展に期待が寄せられている。