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2004 Fiscal Year Annual Research Report

Si基板上ZnO薄膜のエピタキシャル成長と近紫外レーザ発光デバイス形成の研究

Research Project

Project/Area Number 13450125
Research InstitutionResearch Institute of Electronics, Shizuoka University

Principal Investigator

中西 洋一郎  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (00022137)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 青木 徹  静岡大学, 電子工学研究所, 助教授 (10283350)
小南 裕子  静岡大学, 電子工学研究所, 助手 (60313938)
KeywordsZnO / Zn_<1-x>Mg_xO / Si / エピタキシャル薄膜 / 励起子 / 近紫外線 / LED / PL
Research Abstract

次世代の情報の高密度化に対応すべくZnOの近紫外励起子レーザ発光デバイス化が有望視されている。本研究は,Si基板上に硫化物薄膜をエピタキシャル成長させ,これを酸化することにより高品質酸化物エピタキシャル薄膜を形成するとともに,デバイス化のために必要なバンドギャップの制御並びに伝導性の制御について検討を行うことをも目的としている。16年度研究実績の概要を述べる。
◇Si(111)基板上Zn_<1-x>Mg_xOエピタキシャル薄膜の形成によるバンドギャップの制御
ZnS及びMgS混合ペレットを蒸着源として,電子ビーム蒸着法によりSi基板上にZn_<1-x>Mg_xSエピタキシャル薄膜を成長させ,これを酸化することによってZn_<1-x>Mg_xO薄膜の形成に成功した。
更に,x=0.15までの薄膜においてウルツ鉱型のZn_<1-x>Mg_xO薄膜が形成され,Mgの添加量にともない励起子発光ピークエネルギーがZnOの3.34eVからZn_<0.85>Mg_<0.15>Oの3.45eVまで高エネルギーへシフトすることが確認され,エネルギーギャップの制御がなされたことが示された。
◇Si(111)基板上Zn_<1-x>Mg_xOエピタキシャル薄膜の伝導性の制御
本研究では,伝導性の制御に高温での熱処理を必要としないレーザドーピング法を適用することも特徴の一つである。前年度において,ZnOでKr FエキシマーレーザによるAlまたはGaドーパントのレーザドーピングによりn型化に成功している。今年度は,Zn_<0.9>Mg_<0.1>O薄膜のn型化のドナーとしてAlのドーピングを行った。Zn_<0.9>Mg_<0.1>O薄膜上Al極薄膜へ空気中で照射エネルギー密度110mJ/cm^2のレーザ照射を行ったところ,近紫外域の発光が支配的な良好な薄膜が得られた。電気的特性については,Alの膜厚が15nmのとき,抵抗率45.9Ω-cm,移動度0.92m^2/V-s,キャリア濃度1.48×10^<17>cm^<-3>の特性が得られ,n型の低抵抗化がなされたことが示された。Sb極薄膜を用いたp型化に関しては,十分な低抵抗化には至らなかったが,ドーピングの兆候は認められた。
以上,本研究により,これまで実現されていない高効率Si基板上近紫外発光ZnO発光素子の形成の可能性が示された。

  • Research Products

    (9 results)

All 2005 2004

All Journal Article (9 results)

  • [Journal Article] HRTEM observation of interface states between ZnO epitaxial film and Si(111) substrate2005

    • Author(s)
      Yoichiro Nakanishi
    • Journal Title

      Applied Surface Science 印刷中

  • [Journal Article] Conduction control of ZnO thin film by oxidization of sulfide on Si substrates2005

    • Author(s)
      Kenji Ohara
    • Journal Title

      Applied Surface Science 印刷中

  • [Journal Article] Si基板上硫化物薄膜の酸化によるZn_<1-x>Mg_xO薄膜の作製2004

    • Author(s)
      大原賢治
    • Journal Title

      第51回応用物理学関係連合講演会,30p-P19-25

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] Synthesis of Zn-doped Y_2O_3:Eu fine-particle phosphor by the sol-gel method2004

    • Author(s)
      Hiroko Kominami
    • Journal Title

      Journal of Vacuum Science and Technology, B 22・3

      Pages: 1386-1389

  • [Journal Article] 液相反応によるZn_<1-x>Mg_xO蛍光体の合成と発光特性2004

    • Author(s)
      武林慶一郎
    • Journal Title

      電気化学会第71回大会 3B05

  • [Journal Article] MgO-TiO_2系蛍光体の合成と発光特性の評価2004

    • Author(s)
      小南裕子
    • Journal Title

      電気化学会第71回大会 3B06

  • [Journal Article] Luminescent Properties of Zn_<1-x>Mg_xO Thin Films Formed by Oxidation of Sulfide Thin Films on Si Substrates2004

    • Author(s)
      Yoichiro Nakanishi
    • Journal Title

      6^<th> International Conference on Excitonic Processes in Condenced Matter (Excon '04)

  • [Journal Article] Evaluation of Rare Earth-Doped Zn-Y-O powders Synthesized by Citric Acid Gel Method2004

    • Author(s)
      Keiichiro Takebayashi
    • Journal Title

      The 11th International Display Workshops, PHp-8

      Pages: 1143-1146

  • [Journal Article] Structural Properties and Coondition Control of ZnMgO Thin Film by Oxidization of Sulfide on Si Substrates2004

    • Author(s)
      Kenji Ohara
    • Journal Title

      Proceedings of the 11^<th> International Display Workshops

      Pages: 1147-1150

URL: 

Published: 2006-07-12   Modified: 2016-04-21  

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