新材料層間化合物半導体の電界光変調型光電素子の開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555114
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tokyo National College of Technology
• Principal Investigator: 大山 昌憲 東京工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (50042685)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 牧夫 東京工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (00042672) ; 玉田 耕治 東京工業高等専門学校, 電気工学科, 助手 (40236740) ; 柚賀 正光 東京工業高等専門学校, 電子工学科, 助教授 (40123997)
• Keywords: 化合物半導体 / 層状化合物 / 光導電材料 / 電子ビーム蒸着 / RFスパッタリング / 光センサー

Research Abstract

GaS,GaSe薄膜の成膜はRFスパッタリング法と電子ビーム蒸着法を用い、プロセス条件等による光電素子材料としての基礎物性を解析した。RFスパッタリング法によるGaS,GaSe膜はターゲットの組成と同様な膜が得られた。GaSeについては非晶質基板(石英ガラス)においても基板面に対してC軸方向の層状の結晶性薄膜が得られることを見いだした。GaSeは基板温度450℃以上で結晶性薄膜得られるが、GaS膜は500℃の基板温度でも結晶化しない。しかし成膜プロセスにおいてH_2を導入してH_2/Ar=2:1の雰囲気で成膜すると成膜温度500℃で結晶化してくることが分かった。電子ビーム蒸着法ではGaS,GaSe膜の両方とも蒸着温度300℃以上の石英ガラス基板面に対してc軸方向に結晶性膜が得られた。電子ビーム蒸着の母材としてGaSにTbCl_3とSnを1Wt%ずつ混合し同時蒸着した膜は電気伝導度3×10^<-3>[s/cm]、光電気伝導度は2×10^<-1>[s/cm]の値を示し高感度の光導電性膜が得られた。この同時蒸着法により不純物ド-ピング効果が得られ、TbCl_3、Sn原子の混合濃度を可変することにより自由電子濃度の制御が確立できた。いずれも結晶化した膜は基板の結晶構造に、あまり影響せずに結晶成長することが分かり透明電極膜上にも不純物制御した結晶性GaS,GaSeの成膜が期待でき、現在検討中である。結晶性GaS,GaSe膜の光学的バンドギャップは2.0〜2.2[ev]の値が得られ視感度の高い所の光吸収端を持っており光センサー材料として好都合である。以上のように成膜プロセスによる層状化合物半導体であるGaS,GaSe膜の物性が明らかになった。次年度の電界光変調型光電素子の試作実験するための充分な基礎開発研究の知見が得られた。

Research Products

• [Publications] 大山昌憲・他: "RFスパッタリングによるSiC薄膜の電気的性質" 東京高専研究報告書. 27. 41-42 (1995)
• [Publications] 玉田耕治・他: "RFスパッタリングによるGa_2S_<3-x>薄膜の基礎物性" 東京高専研究報告書. 27. 43-44 (1995)
• [Publications] 大山昌憲・他: "RFスパッタリンクによるGaSe薄膜の基礎物性" 科学技術研究(東京高専). 5. 16-17 (1996)