| Research Abstract |
本研究の目的は陽電子消滅と高精度時間分解PL測定法等の光学特性評価により,輻射・非輻射再結合寿命を定量化し,非輻射再結合中心である点欠陥(空孔型欠陥や格子間型欠陥)および構造欠陥の密度・種類との相関を明らかにすることである.また,第一原理計算により,点欠陥と不純物近傍の原子・電子構造,混晶モル分率の差によるバンドギャップの変化,自発分極,表面・界面のバンド構造等について検討する.MOVPE及びNH3-MBE法により成長したc面およびm面Al_xGa_<1-x>N薄膜について,AlNモル分率の変化が空孔型の点欠陥に与える影響を詳しく調べる.低速陽電子ビームを用いて表面近傍および薄膜/基板界面における陽電子消滅ガンマ線ドップラー拡がり分布を取得する.この後,第一原理計算により,陽電子が各種の点欠陥に捕獲された場合のドップラー拡がりをシミュレーションし,上記実験による結果と比較検討することにより,空孔型欠陥種やその濃度のAlNモル分率の依存性,ドーピング濃度依存性について知見を得た.
また,陽電子を正の電荷を持つ試電荷として用いることにより,表面,界面近傍の電界分布が議論できることがわかった.サファイア基板上に形成したGaN膜,AlGaN/GaN,InGaN/GaN等について,活性化した不純物の分布,表面,界面におけるフェルミレベルの変化,自発分極,ピエゾ歪みによる分極等により生じた電界により陽電子拡散が影響を受ける.陽電子の拡散過程を詳細に検討することにより,電場勾配の有無,変化等について知見を得るためのノウハウを蓄積した.フェムト秒チタンサファイヤレーザの四倍高調波(約197nm)を用いた時間分解フォトルミネッセンス(TRPL)法を用いて,Al_xGa_<1-x>N薄膜中の自由・束縛励起子の挙動を詳しく調べた.
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