| Project/Area Number |
15655068
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Exploratory Research
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
Functional materials/Devices
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
小林 健吉郎 静岡大学, 工学部, 教授 (20153603)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨田 靖正 静岡大学, 工学部, 助手 (50303532)
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| Project Period (FY) |
2003 – 2004
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2004)
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| Budget Amount *help |
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
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| Keywords | p型ZNO / Mg-N結合 / 紫外線LED / スパッタリング法 / MOCVD法 / 酸化亜鉛薄膜 / 紫外線発光デバイス / ドーピング / p型 / スパッタリング / PN接合 |
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| Research Abstract |
(1)p型ZnO薄膜の作成
ZnOとMg3N2を同時にスパッタリングすることにより、Mg-N結合を添加したZnO薄膜を作成した。高い真空状態ではZnOが窒化されp型ZnOは得られなかった。酸素を導入するとZnOの窒素化は抑制されたが、MgNの酸化が起こった。MgNの選択的な窒化条件を検討した結果、スパッタを行う真空を悪くすることによりZNOの酸化とMgNの窒素化を両立させることができた。
ZnOの結晶性と正孔生成との関係を調べた結果、マイカ基板上でZnOを堆積させると極めて結晶性の高いZnOが成長することが判明した。こうした実験結果から、比較的悪い真空状態で、マイカ基板上にMg-N結合を添加したZnOを堆積させたところ、p型ZnOが得られた。しかし、空気中では数時間程度でp型が消失し、大気中の水分が原因であることが判明した。
添加されたMg-N結合の活性化を進めるために、高温アニール、電子線アニールなどを行ったが、良好な結果は得られなかった。この原因として、高温ではN原子の溶解度が低いためと考えられる。
(2)平坦な表面を持つ単結晶状ZnO薄膜の作成
良質なZnO薄膜を作成するため、イットリウム安定化ジルコニア<YSZ>、窒化したサファイア基板、F置換した合成マイカ基板上に、酢酸亜鉛を前駆体として、MOCVD法により高品質のZnO薄膜を作成した。YSZ基板上では700-800℃の温度でも良質なZnO薄膜は成長しなかった。また、サファイア基板でも高い基板温度ではZn-Al-O系のスピネル化合物が生成し、エピタキシャル成長による単結晶状薄膜の成長には至らなかった。これに対して、F置換した合成マイカ基板の上では、最適な条件化では600-700℃の温度範囲で単結晶状ZnO薄膜が得られた。このMOCVD法を用いてMg-N結合ドーピングを行ったところ、高抵抗ながらp型ZnOが得られた。
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