高温分子線を用いた高品質硫化亜鉛薄膜の低温成長と伝導性制御

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650026
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Okayama University of Science
• Principal Investigator: 大石 正和 岡山理科大学, 工学部, 教授 (40068911)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米田 稔 岡山理科大学, 理学部, 講師 (40240379) ; 斉藤 博 岡山理科大学, 理学部, 教授 (20013526)
• Keywords: MBE成長 / 分子線ユピタキシ- / 低温成長 / 硫化亜鉛薄膜 / ド-ピング

Research Abstract

ZnS/GaAs (001)薄膜は格子不整合度が高く、格子緩和後に表面ファセットが発生しやすい。このことは、原子的スケールでの平坦性をもつ多層膜を成長させる上で望ましくない。さらに、Liをドープすると、成長速度の低下と反射高速電子線回折像にLiの一次元列に起因する曲率を持つストリーク(curved streak)が観察される。そこで、本年度はGaAs (111)基板上へのMBE成長を試みた。その結果(111)B面ではエピタキシ成長が持続するが表面平坦性は不十分である。一方、(111)A面では双晶発生を伴い最終的に多結晶化する。この原因を探るために、極性面上への成長初期過程と供給分子(原子)の付着と離脱を鏡面反射点強度の観察を行った。
また、Curved-streakと表面Liの関係を明らかにする目的で、オフ方位とオフ角の異なるGaAs (001)基板上へのMBE成長を行った。その結果、
1)Curved-streakはLi供給直後には見られず、Li供給下でMBE成長を継続して始めて現れる。
このことは、Liの供給により表面テラスの発達に異方性があることを示す。
2)Bステップと垂直方向にオフした基板ではテラス長に関係なくCurved-streakが観察されが、Bステップと平行方向にオフした基板では全く観察できない。
これらの事実は、Li原子列が確かにBステップに沿って形成されていることを裏付ける。などが判明した。Liが関係する一次元配列は、Bステップからの2次元層成長を妨害し、成長速度を低下させること示唆される。また、curved-streakが観測される最小一次元配列長は70A以上必要であることも判明した。成長速度の低下とLi原子列の存在は、Liの一様ド-ピングを実現する上で重要であり、その解決を図るべく実験を継続している。

Research Products

• [Publications] M. Yoneta: "Photo-Active Defect-Related Luminescence Line Observed in ZnSe/GaAs Grown by Molecular Beam Epitaxy" J. Crystal Growth. (印刷中). (1996)
• [Publications] M. Ohishi: "On the Growth Mechanism of Li-and Na-doped Zn Chalcogenides on GaAs (001) by Means of Molecular Beam Epitaxy" J. Crystal Growth. (印刷中). (1996)
• [Publications] H. Saito: "Acceptor-doping in ZnS/GaAs grown by means of the post-heated molecular beam epitaxy" Matrials Science Forum. 182-184. 69-72 (1995)
• [Publications] M. Yoneta: "Li-acceptor doping in ZnS/GaAs by post-heated molecular beam epitaxy" J. Crystal Growth. 150. 817-822 (1995)