プラズマ・ホットウォール法によるGaN薄膜の作製とその光学的性質の研究

ワイドバンドギャップを持つ半導体の薄膜,多層膜は、青色領域の発光,レーザー素子など光素子の材料に利用できるという観点から、研究開発が盛んに行われている。本研究ではワイドギャップ層状半導体PbI_2,CdI_2や、青色領域で高輝度の発光が存在することから発光,レーザー素子の材料として有望であるIII-V属半導体GaNに着目し、これらの薄膜,多層構造膜を作成し、その光学特性を明らかにすることを目的とした。層状半導体PbI_2,CdI_2薄膜,PbI_2/CdI_2超格子はホットウォール法により作製した。X線構造解析により、良質の結晶性,超格子構造性を持つ薄膜,超格子が得られることを明らかにした。光学特性については吸収,発光測定により調べ、特に超格子試料においては、電子状態の量子閉じ込め効果が発現することを、井戸層の膜厚減少による光遷移エネルギーの高エネルギー移動により確認した。これらの研究成果については論文に発表した。GaN薄膜については、その電子状態,発光の起源など基礎物性については明らかにされていない。これは良質の薄膜結晶が得られていないことに起因している。したがって、良質の薄膜結晶を作製することを目指し、窒素の充分な供給が可能と考えられる窒素プラズマ発生装置を組み込んだ真空成膜装置を作製することに着手した。具体的には供給ガスの窒素と蒸着物質であるGaの反応が促進される多元高周波スパッタリング装置を新たに設計・製作することにした。現在、装置をほぼ完成させ、基本的な動作チェックを行っている。今後、Gaを蒸着源材料とし、供給ガスにアルゴンと窒素の混合ガスを用いて、GaN薄膜の作成を行う。作成した薄膜は、構造評価をX線回折測定により行い、光学特性を吸収,発光及び発光の時間分解測定により調べる予定にしている。

ワイドバンドギャップを持つ半導体の薄膜,多層膜は、青色領域の発光,レーザー素子など光素子の材料に利用できるという観点から、研究開発が盛んに行われている。本研究ではワイドギャップ層状半導体PbI_2,CdI_2や、青色領域で高輝度の発光が存在することから発光,レーザー素子の材料として有望であるIII-V属半導体GaNに着目し、これらの薄膜,多層構造膜を作成し、その光学特性を明らかにすることを目的とした。層状半導体PbI_2,CdI_2薄膜,PbI_2/CdI_2超格子はホットウォール法により作製した。X線構造解析により、良質の結晶性,超格子構造性を持つ薄膜,超格子が得られることを明らかにした。光学特性については吸収,発光測定により調べ、特に超格子試料においては、電子状態の量子閉じ込め効果が発現することを、井戸層の膜厚減少による光遷移エネルギーの高エネルギー移動により確認した。これらの研究成果については論文に発表した。GaN薄膜については、その電子状態,発光の起源など基礎物性については明らかにされていない。これは良質の薄膜結晶が得られていないことに起因している。したがって、良質の薄膜結晶を作製することを目指し、窒素の充分な供給が可能と考えられる窒素プラズマ発生装置を組み込んだ真空成膜装置を作製することに着手した。具体的には供給ガスの窒素と蒸着物質であるGaの反応が促進される多元高周波スパッタリング装置を新たに設計・製作することにした。現在、装置をほぼ完成させ、基本的な動作チェックを行っている。今後、Gaを蒸着源材料とし、供給ガスにアルゴンと窒素の混合ガスを用いて、GaN薄膜の作成を行う。作成した薄膜は、構造評価をX線回折測定により行い、光学特性を吸収,発光及び発光の時間分解測定により調べる予定にしている。