新材料層間化合物半導体の電界光変調型光導電素子の開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555114
• 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 / 光センサー材料 / 光変調素子

Research Abstract

バルク層状性をもつGaS,GaSeを電子ビーム蒸着法、RFスパッタリング法で成膜し、基礎物性を解析した。RFスパッタリング法によるGaSeについては基板温度500℃において非晶質(石英ガラス)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出した。GaSについてはArにH_2を導入し、反応性スパッタリングにより結晶性薄膜が得られる。H_2を導入すると配向面(002)、(004)面から(101)、(110)面方向に配向することが分かった。電子ビーム蒸着法ではGaS,GaSeの両方とも層状性結晶膜を得ることで電界光変調素子の基礎構造を作製することが出来る。成膜プロセス条件等によりIII-VI族化合物半導体であるGaS,GaSeの結晶構造、電気物性、光物性の解析が出来た。平成8年度の計画は不純物ド-ピング効果、光導電性の評価、光導電センサーとしての性能、安定性の検討することで、電子ビーム蒸着法を中心として行った。電子ビーム蒸着母材としてGaSにTbCl_3とSnを1wt%混合し、同時蒸着した膜は室温における電気伝導度は3×10^<-3>S/cm、光を照射すると2×10^<-1>S/cmの値が得られ高感度の光導電性膜が得られたが、十分な安定性は得られなかった。0.05wt%の同時蒸着では、暗電気伝導度10^<-7>S/cmに対して光電気伝導度10^<-4>S/cmが得られ高感度の光導電膜が得られ、縦型光センサー素子に応用できることが分かった。横型位置センサー用導電性膜としては暗電気伝導度が10^<-4>S/cmの値を要求されることが分かった。本実験で使用した電子ビーム蒸着装置は蒸着源が1元なので融点、蒸気圧の違う物質を同時に蒸発させるため目的のド-ピング効果を安定に得ることが困難であったが3元の電子ビーム蒸着であれば横型の位置センサー素子の応用性は十分可能であることが分かった。RFスパッタリング法によるGaS,GaSe膜については不純物ド-ピング法について実験的に明らかになれば光変調型電界素子として応用できると思われる。

Research Products

• [Publications] 大山 昌憲、玉田 耕治、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、大山 昌憲: "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、玉田 耕治、他: "RFスパッタリングによるGaSe薄膜の基礎物性" 東京高専科学技術研究センター「科学技術研究」. 5. 16-17 (1996)
• [Publications] M.OHYAMA,K.TAMADA: "Electrical Properties of GaSe Thin Film Prepared by RF Magnetron Sputtering Method" Trans.of The Materials Society of Japan. Vol.16. (1997)
• [Publications] Masanori OHYAMA: "Electrical and Optical Properties on GaSe Thin Films of III-VI compound Semiconductor" Trans.of Material Science and Physics. 8. (1997)