酸素分圧制御水熱法による高純度,大形酸化亜鉛単結晶の育成開発

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02555061
• Research Institution: Akita National College of Technology
• Principal Investigator: 坂上 登 秋田工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (10006257)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 雅弘 秋田工業高等専門学校, 電気工学科, 助手 (90132563)
• Keywords: 酸素分圧制御の水熱法 / 高純度ZnO単結晶 / ZnOのストキオメトリ-

Research Abstract

本研究で採用した酸素分圧制御水熱法により,酸化亜鉛の通常の物性であるn形の半導体の物性を,過剰Zn(もしくはO欠陥)を減少させ得ることが明らかになった。また,大形化については,容積の大形化により行えることもわかってきている。以下に2年度目までの成果を述べる。
1.育成法について
方法的には,人工水晶の合成法と同様であるが,使用する育成溶媒が高濃度アルカリと酸素発生剤のH_2O_2を添加するため,耐アルカリ,耐酸素の条件を満す白金製の育成管を用いる必要がある。価格的に高価となるため,大形単結晶の合成にはこの点の考慮が必要となる。本研究では現在までのところ5×5×10mm大の高純度,すなわちZn過剰分が数ppmのものまで得られるようになっている。尚,通常のアルカリ溶媒のみの育成では10×10×20mm大のものは得られているが,Zn過剰分は一桁大きな値を示している。
2.育成単結の物性評価
ストイキオメトリの評価は,ク-ロンメトリ法で行い,それらの試料について,電気抵抗率,光学的性質を調べた。高純度(Zn過剰分数ppm)結晶は,光学的な吸収,光導電特性の結果から,Zn過剰によるドナ濃度は減少し,ZnOの基礎吸収端とほぼ一致していることが明らかになっており,過剰Zn量の減少と抵抗率の上昇ともよい一致を示している。
また,溶媒中に入れたLiイオンもZnサイトに入っていると思われる,アクセプタ・ライクの光導電ピ-クも示していることがわかった。これは,今後,圧電半導体としての応用(センサ)にも興味がもたれる。移動度も数十cm^2/VIS程度を示している。

Research Products

• [Publications] N.Sakagami: "Hydrothermal Growth and Chracterization of ZnO Single Crystals of High Purity" Journal of Crystal Growth. 99. 905-909 (1990)
• [Publications] 坂上 登: "高純度酸化亜鉛単結晶の育成と評価" 日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会講演要旨集(平成2年度). 1-2 (1990)