硫化亜鉛系半導体の硫黄圧制御分子線エピタキシーの初期過程の制御と紫外レーザの作製

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750014
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 市野 邦男 鳥取大学, 工学部, 助手 (90263483)
• Keywords: ZnS / GaP / MBE / P分子線 / RHEED / p型 / Li

Research Abstract

本研究では,硫化亜鉛(ZnS)系半導体を用いた紫外半導体レーザの作製を最終的な目的としており,2年目の本年は,1年目の結果に引き続き,燐化ガリウム(GaP)基板の表面組成の制御と最適化によるZnS系エピタキシャル成長層の高品質化,p型伝導半導体の作製条件の確立,pn接合デバイスの実現のための検討,等の研究を行った.
1.GaP基板の表面組成の制御と最適化
GaP基板の自然酸化膜を除去する際に照射する燐(P)分子線の原料としてGaPを用いたが,2個の分子線源セルを用意し,一方はP分子線に加えて少量のガリウム(Ga)分子線が含まれるもの,他方はGaトラップを設けてP分子線のみ発生するものとした.これらを使い分けることで,酸化膜除去後に非常に平坦な表面を実現し,かつ(2x4),(2x1)等のRHEED再構成パターンをその場観察しつつ表面組成を制御することを実現した.さらに種々の表面状態に制御された状態からZnS系エピタキシャル成長層を作製し,その影響を検討した.
2.p型伝導半導体の作製条件の確立
昨年度,初期的結果ながらLi添加ZnSにおいてp型伝導を実現したが,その特性・再現性は不十分であった.その原因が,Li原料の表面状態が不安定であるためと考え,安定化するための分子線源セル・るつぼの改良を行った.その結果,Li添加における再現性が大幅に改善された.しかしながらアクセプタ濃度はN_a〜10^<15>cm^<-3>程度にとどまっており,さらなる改善が必要である.
3.pn接合デバイスの実現のための検討
Li添加p型ZnSとCl添加n型ZnSを積層してpn接合型構造を作製した.おそらく,Li添加p型層のアクセプタ濃度が不十分なため,その上に形成した金電極との間の電位障壁が大きく,評価が可能な程度の電流を流すことができなかった.今後,p型層のキャリア密度向上とともに,オーム性電極作製のための検討が必要である.

Research Products

• [Publications] Kunio Ichino: "Li-acceptor Doping to ZnS by Molecular Beam Epitaxy"Proceedings of First Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors, March 9-12, 2003, Hyogo, Japan. 133-136 (2003)