トリプル同時ドーピング法による硫化亜鉛の伝導制御と発光素子化の研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16560286
• Research Institution: Kochi University of Technology
• Principal Investigator: 岸本 誠一 高知工科大学, 総合研究所, 助教授 (90177816)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 哲也 高知工科大学, 工学部, 教授 (30320120)
• Keywords: 気相成長法 / ZnS / Hall測定 / ドーピング / 同時ドーピング / 硫化亜鉛 / エピタキシャル成長

Research Abstract

インジウム、銀、および窒素を同時ドーピングした硫化亜鉛ZnS層について、まず発光素子化に最適な不純物添加条件を求めるべく、それぞれの添加条件がエピタキシャル層の特性に与える影響を調べた。
フォトルミネッセンス特性から、銀に対する発光は、Free to bandと考えている420nmとB-Ag発光としている440nmに現れた。また、インジウムに関する発光は、SA-HB発光の波長に近い430nmとSA-LB発光に近い470nmに現れた。他にも、395nmに、co-activator(インジウム)が少ないときに現れるとされているSAL発光と思われる発光が現れた。
アンモニア流量を多くすると、SA-LB発光強度が強くなり、SAL発光強度が弱くなった。このことから、窒素とインジウムが同時ドーピングされ、窒素添加量と伴にインジウム添加量が増えていると考えられ、この結果は第一原理計算の結果とも合う。インジウムの添加温度を高くした場合も同様の傾向が見られた。
Raman測定の結果からは、アンモニアを添加した場合、クラスター計算や参考文献から得たZn-N結合に対応するピークが強くなり、トリプル同時ドーピングした場合、In-N結合に関係するピークが観測された。さらに、インジウム添加温度を高くすると、N-In-Nクラスタと見積もられる波数のピークが強くなった。これらの結果は、先のHall測定、フォトルミネッセンス測定、および第一原理計算の結果と定性的に合う。
また、素子化した場合、膜の平坦性で最大許容電流がを決まり、発光を確認するために必要な電流値が流せないことが課題であった。そこで、成長炉内において基板上のガス整流性を向上するために、CVD成長で用いられる石英製のガス整流器具を製作した。