2019 Fiscal Year Research-status Report
Control of band-edge energies and conductivity in wide bandgap sulfide semiconductors
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18K04959
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
市野 邦男 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (90263483)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤岩 和明 鳥取大学, 工学研究科, 助教 (90778010)
阿部 友紀 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (20294340)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電気伝導性制御 / ワイドバンドギャップ / バンド端エネルギー / 硫化物半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ワイドバンドギャップ硫化物半導体においてバンド端エネルギーと電気伝導性との関係を明らかにすることを通して，電気伝導においてp型が得られにくい単極性との関連を検討し，各種応用の基礎となる知見を蓄積することを目的としている．令和元年度の実績概要を以下に示す．
(1)高品質ZnMgSTe 4元混晶の作製条件の検討：前年度に引き続き，ZnMgSTe 4元混晶の比較的Mg・Te組成の大きい範囲でより格子整合性の良好なGaAs基板への無添加ZnMgSTe 4元混晶の作製を行い，その組成制御性の向上と結晶の高品質化のための検討を行った．具体的には，構成元素原料のS分子線の強度条件の詳細な制御を中心に検討した．その結果，Mg組成60%，Te組成50%程度までの範囲での組成制御において組成制御性を向上させることができた．しかしながら結晶性にはなお改善の余地があり，来年度も研究全体を進展させつつ基本的な成長条件の検討も続ける必要がある
(2)p型ZnSTe:N・ZnMgSTe:Nにおける最大正孔濃度・各バンド端エネルギーの組成依存性の評価：前年度に引き続き，種々の組成のZnMgSTe:Nを作製して抵抗率，バンドギャップを測定して基礎データを蓄積した．
(3)p型ZnMgSTe:Nにおける正孔濃度およびバンドギャップの最適化：(2)と並行して，4元混晶ZnMgSTe:Nのp型結晶の抵抗率から推定される正孔濃度やバンドギャップの最適化について検討した．これまでのところ，主にTe組成により電気伝導性が定まり，それとは独立にMg組成によりバンドギャップが制御できるというモデルに矛盾しない結果が得られている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Mg・Te組成の比較的大きいZnMgSTe 4元混晶を作製し，組成制御性を向上させることができた．これにより，窒素アクセプタを添加したZnMgSTe:Nも作製し基礎データを蓄積できた．その結果，p型伝導性，バンドギャップがそれぞれTe組成，Mg組成で制御できる傾向が見られたことから，本研究の目的に向けてよい見通しが得られている．これらの点から，おおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの実績概要で述べた(1)-(3)の項目を引き続き進展させるとともに，最終年度にあたり本研究の目的でもある以下の項目に取り組む．
(4)電気伝導性決定モデルの検討：(1)-(3)で得られた実験データを基に，各バンド端エネルギーと最大正孔濃度との関係について理論的モデルを構築する．これまでのところ，研究開始当初の仮説に矛盾しない傾向が得られているので，それを補強する方向で検討する．さらに所望のバンドギャップに対する最適なMg・Te組成を予測できるようにする．
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| Causes of Carryover |
年度末にコロナウイルス禍の影響で出張を取りやめたことなどもあり，若干残額が生じた．しかし，大きなものではなく，次年度に研究計画に基づいて有効に使用する予定である．
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Research Products
(1 results)
