III-VI族化合物半導体における空孔の配列制御と光学的異方性

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452088
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 小長井 誠 東京工業大学, 工学部, 教授 (40111653)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡本 保 東京工業大学, 工学部, 助手 (80233378) ; 山田 明 東京工業大学, 工学部, 講師 (40220363)
• Keywords: III-VI族化合物半導体 / ガリウムセレン / 欠損性閃亜鉛鉱構造 / 空孔の規則配列 / 光学的異方性

Research Abstract

本年度はまず、Ga_2Se_3のMBE成長においてGa空孔の配列制御を試みた。その結果、(100)GaP基板上へのMBE成長において最適条件でGa空孔が1方向([011]方向)に規則配列し、6/3比(SeとGaの供給比)によりGa空孔の配列が制御できることを明らかにした。すなわちSeの供給量が小さいときにはGa空孔が不規則に配列し、Seの供給量が大きくなるとGa空孔が規則配列する。また、成長温度に対しては低温で成膜した方がGa空孔の規則配列が起こりやすいことを明らかにした。次に、Ga_2Se_3の光学的特性の評価を行った。まず透過スペクトルの測定を行い、Ga空孔が規則配列したGa_2Se_3はそのバンドギャップ(約2.1eV)以上の波長範囲で吸収係数に大きな異方性があること、すなわち[011]偏光に対する吸収係数が[011]偏光に対する吸収係数よりも小さく、特定の波長範囲(525nm付近)で吸収係数差が10^4cm^<-1>以上と極めて大きいことを明らかにした。これに対し、Ga空孔が不規則に配列した場合にはこのような吸収係数の異方性は観測されなかった。このことはGa空孔の規則配列により吸収係数の異方性が現れたことを示している。更にGa_2Se_3の反射スぺクトルの測定を行い、その偏光依存性を検討した。その結果、Ga空孔が規則配列した場合には2つの偏光方向で干渉ピークの位置が異なっていることから、Ga空孔が規則配列したGa_2Se_3は屈折率にも異方性を持つこと、すなわち複屈折をすることを明らかにした。一方、Ga空孔が不規則に配列したGa_2Se_3では、このような屈折率の異方性は観測されなかった。さらに、Ga_2Se_3薄膜のフォトルミネッセンスを初めて測定し、4.2Kにおいて610nm付近のブロードなピークを観測した。

Research Products

• [Publications] Tamotsu Okamoto: "Anomalous anisotropy in the absorption coefficient of vacancy-ordered Ga_2Se_3" Journal of Electronic Materials. 22. 229-332 (1993)
• [Publications] Tamotsu Okamoto: "Optical anisotropy of vacancy-ordered Ga_2Se_3 grown by molecular beam epitaxy" Japanese Journal of Applied Physics. 31. L143-L144 (1992)
• [Publications] Akira Yamada: "Raman study of epitaxial Ga_2Se_3 films grown by molecular beam epitaxy" Japanese Journal of Applied Physics. 31. L186-L188 (1992)