1998 Fiscal Year Annual Research Report
III-V族タリウム系半金属・半導体混晶の結晶成長と新物性探索
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09650015
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
朝日 一 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (90192947)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅見 久美子 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (40110770)
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| Keywords | III-V族化合物半導体 / タリウム系混晶半導体 / 赤外域光デバイス / 温度無依存バンドギャップ / ガスソースMBE / X線回析 / フォトルミネセンス / ラマン散乱 |
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| Research Abstract |
金属Tl,In,Gaおよびホスフィン、アルシンを用いたガスソースMBE法によりInP基板上へTlInGaP.TlInGaAs西元混晶半導体を成長した。結晶成長温度は450℃であり、X線回折測定、EPMA測定によりTlInGaP、TlInGaAsが成長されていることを分かった。TlInGaAsのTl組成は成長中のTl分子線強度に比例して増加することが確認された。
このようにして成長されたTlInGaAsからはホトルミネセンス(PL)発光が観測された。発光波長はTl組成の増加につれて長波長にシフトし、Tlの導入によりバンドギャップが狭くなっていることが分かった。測定温度を変えたPL測定から、バンドギャップエネルギーの温度依存性はGaAs,InP,InAsよりも緩やかになっていることが分かった。特に、Tl組成6%のTlInGaAsにおいては、ほぼ温度無依存のバンドギャップエネルギーが観測された。これは、当初我々が予測した結果に合致するものである。
続けてTlInGaAsをInP層で挟んだダブルヘテロ構造を成長し、X線回折測定、PL測定から、ヘテロ界面での相互拡散による混晶化は生じていないことが確認された。ダブルへテロ構造とすることによりPL発光強度は強くなった。
TlGaInPに対しても同様に、測定温度を変えた光伝導測定からバンドギャップエネルギーの温度依存性がTlの導入により緩やかになっていることが分かった。また、TlGaP混晶に対してラマン散乱測定を行い、TlPラマンピーク初めて観測した。ピーク位置はInPのラマンピークより低波数側であった。
以上の結果より、温度無依存波長の半導体レーザへの応用の可能性が示された。
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[Publications] H.Asahi: "Gas source MBE growth and characterization of TlInGaP and TlInGaAs layers for long wavelength applications" J. Crystal Growth. 印刷中. (1999)
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[Publications] H.Asahi: "Growth of TlInGaP and TlInGaAs for temperature-independent bandgap energy III-V semiconductors" Inst. Phys. Conf. Ser.印刷中. (1999)
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[Publications] K.Takenaka: "Growth of TlInGaAs on InP by gas source molecular beam epitaxy" Jpn.J.Appl.Phys.38(2B)印刷中. (1999)
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[Publications] H.Koh: "Photoconductance measurement on TlInGaP grown by gas source MBE" J. Crystal Growth. 188. 107-112 (1998)
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[Publications] H.Asahi: "New semiconductors TlInGaP and their gas source MBE growth" J.Crystal Growth. 175/176. 1195-1199 (1997)
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[Publications] M.Fushida: "TlInGaP layers grown on GaAs substrates by gas source MBE" Jpn.J.Appl.Phys.36(6A). L665-L667 (1997)
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[Publications] H.Asahi(分担執筆): "Infrared Detectors and Emitters: Materials and Devices" Chapman & Hall、eds. by P.Capper and C.T.Elliott 出版予定, (1999)
