凝閃亜鉛鉱型構造への軽元素挿入によるバンド構造改質

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01540282
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: 栗山 一男 法政大学, 工学部, 教授 (20125082)
• Keywords: 直接遷移型バンド構造 / ワイドギャップ化合物半導体 / リチウム三元化合物 / フォトルミネッセンス / 不純物準位

Research Abstract

本年度の研究は、凝閃亜鉛鉱型構造(ZnP)^-へ軽元素Li^+が規則的に挿入されたLiZnPのフォトルミネッセンス(PL)測定を中心に行った。848nmと615nmの2つの発光を有するAタイプと830nm付近にブロ-ドな発光を有するBタイプが観測された。n型LiZnPのドナ-準位は低抗率の温度依存性の結果から伝導帯の下端約110meVに位置し、77KにおけるLiZnPのバンドギャップが約2.13eVであることを考慮すると、タイプAの615nm(2.02eV)発光はVp(燐原子空孔)ドナ-から価電子帯への放射再結合によるものと考えられる。Vpの存在はラザフォ-ド後方散乱法による組成分析から示唆された。GaAs中のV_<A8>(ヒ素原子空孔)ドナ-‐アクセプタ-複合体による発光の類推から、848nmの発光はVpドナ-‐アセプタ-複合体による放射遷移と考えられる。615nmの発光強度は励起光強度の増加に伴ってブロ-ドな848nm発光のそれよりも増加した。これは、Vpドナ-‐アクセプタ-複合体による放射遷移よりもドナ-‐価電子帯間遷移の方がLiZnPのバンドギャップの“直接遷移性"を反映し、再結合確率の増加を著しくしている。タイプBの発光はバルク結晶の他、石英基板上のLiZnP薄膜からも観測された。このブロ-ドな発光はタイプAの発光を示す結晶よりも多く観察される。これは、育成結晶の多くがp型伝導を示すことと関係があると思われる。このとき、PL発光はVpドナ-‐アクセプタ-複合体による放射遷移によって支配され、タイプAおよびB中のアクセプタの起源は本質的に同じものであると思われる。その起源についてはさらに詳細な研究が必要である。

Research Products

• [Publications] K.Kuriyama: "Photoluminescence study of native defects in the filled tetrahedral semiconductor LiZnP" J.Appl.Phys.69. (1991)
• [Publications] K.Kuriyama: "Crystal growth and characterization of the filled tetrahedral semiconductor LiZnP" J.Cryst.Growth. 108. 37-40 (1991)
• [Publications] K.Kuriyama: "Preparation and characterization of the filled tetrahedral semiconductor LiZnP film on quartz" J.Appl.Phys.66. 3945-3947 (1989)
• [Publications] K.Kuriyama: "Optical band gap and electrical transport properties of filled tetrahedral semiconductor LiZnP" Proceedings of the 19th International Conference on the Physics of Semiconductors,edited by W.Zawadzki (Institute of Physics,Polish Academy of Sciences,Warsaw). 2. 933-936 (1988)
• [Publications] K.Kuriyama: "Optical band gap of the filled tetrahedral semiconductor LiznP" Phys.Rev.B. 37. 7140-7142 (1988)