2022 Fiscal Year Annual Research Report
Study on electronic and atomic structure of ZnMgTe epilayers for electrical conductivity control
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17K06354
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
齊藤 勝彦 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 助教 (40380795)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 化合物半導体 / ドーピング / MOVPE法 / 結晶成長 / 放射光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、p型の単極性を示すZn1-xMgxTe混晶半導体の電気伝導性制御を困難としてきた阻害要因を、電子構造および原子レベルでの局所構造と電気的・光学的特性等との関係から明らかにすることを目的とした。初年度は、過去に報告例のない(100)GaAs基板上へのアンドープZn1-xMgxTe薄膜成長をMOVPE法を用い種々の成長条件下で実施・評価し、成長特性の把握を行った。これは、当初の研究計画で利用を前提としていた基板材料の入手が困難となり、他基板材料への変更に伴い実施したものである。成長特性の把握後、ドーピング実験を開始した。PドープZnTe薄膜に対する成長後の窒素雰囲気中でのアニーリング処理により、ホール密度が大幅に増大すること、ホール密度はトリスジメチルアミノ燐（TDMAP）供給量におおよそ比例して最大~2×10^19cm^-3まで達し、更なるTDMAP供給量の増大により飽和、減少を示すこと、そしてTDMAP供給とホール密度がおおよそ比例する~2×10^19cm^-3以下で、ホール密度と面直格子定数との間に相関性があること等を見出した。一方、PドープZnTe薄膜におけるP原子近傍局所原子構造を調べるためにP-K吸収端XANES測定を試みたが、より高輝度なテンダーＸ線領域のシンクロトロン光の供給が不可欠であり、現在建設中の施設を含め今後より適切なビームラインでの測定の実施が待たれる。AlドープZnTe薄膜を対象としたn型化に関しては、成長後アニール処理温度の影響を低温フォトルミ ネッセンススペクトル測定より評価し、処理温度の増大と共に相対的に減少するバンド端発光強度が増大に転じる境界温度領域の存在を見出し、この温度がトリエチルアルミニウム供給量により異なること、この温度以上においてZn空孔が関与する複合体アクセプタが減少することを示唆した。
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