高飽和蒸気圧をもつII, VI族元素用分子線エピタキシ装置の開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555336
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Okayama University of Science
• Principal Investigator: 斉藤 博 岡山理科大学, 理学部, 教授 (20013526)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米田 稔 岡山理科大学, 理学部, 講師 (40240379) ; 大石 正和 岡山理科大学, 理学部, 教授 (40068911)
• Keywords: 分子線エピタキシ / 高蒸気圧元素 / II-VI族薄膜 / 青色発光素子 / クラスタイオンビーム

Research Abstract

1)超高真空槽の設計、制作:(1)高い飽和蒸気圧を持つII族、VI族原料分子線の精密な制御のため、成長槽内部に室温部分を設けない構造にする。(2)試料位置の再現性向上のため、試料ホルダー(マニピュレーター)の構造を変更し、かつ冷却されたカバーで覆う。
上記の方針で超高真空槽を制作した。また固体硫黄源として既製のバルブ付エフュージョンセルを用いて試運転をした結果、真空槽内部を含めた装置全体を均一温度に上昇させてのベ-キングを行うことで、ほぼ当初の目的を達成していると判断できた。つまり固体硫黄源を用いたときの硫黄蒸気圧の制御が可能となり、硫黄を含む3元、4元系混晶薄膜成長における精密な組成制御への道が開けたといえる。
2)いっぽうこの一年間ほどで、III族窒化物の出現等があいまって、ワイドギャップII-VI族を巡る環境が大きく変化した。新たな窒素アクセプタ・ド-ピング法の模索が急務となっている。また結果としての窒化物への応用を目指して、ガスクラスターイオン源を採用するべく、一部計画変更をした。原子(分子)イオンビームを用いるド-ピング法は、機械的強度の劣るII-VIに適用することは困難であり、1原子当たりのエネルギーが低く(1〜10eV)、また原子集団としての機能が期待できるクラスターイオン源を採用する。現在装置の基本設計を終え、制作にかかるところである。そのために先行投資として分子ポンプを購入した。またバルブ付エフュージョンセルは既製品を流用することで制作を中止した。なお上記超高真空槽に将来本クラスターイオン源を装着する予定である。

Research Products

• [Publications] M. Yoneta: "Li-acceptor doping in ZnS/GaAs by post-heated molecular beam epitaxy" Journal of Crystal Growth. 150. 817-822 (1995)
• [Publications] H. Saito: "Acceptor-doping in ZnS/GaAs grown by means of the post-heated molecular beam epitaxy" Materials Science Forum. 182-184. 69-72 (1995)
• [Publications] M. Ohishi: "On the growth mechanism of Li-and Na-doped Zn chalcogenides on GaAs (001) by means of molecular beam epitaxy" Journal of Crystal Growth. (印刷中).
• [Publications] M. Yoneta: "Photo-active defect-related luminescence line observed in ZnSe/GaAs grown by molecular beam epitaxy" Journal of Crystal Growth. (印刷中).
• [Publications] S. T. Nakagawa: "The impact parameter dependence of the energy straggling of protons into GaAs" Nucl. Instr. Meth. B. (印刷中).