2015 Fiscal Year Research-status Report
狭いバンドギャップを持つZnOS量子ドット薄膜の新規合成と発光デバイスへの応用
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26410252
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
小林 健吉郎 静岡大学, 工学部, 教授 (20153603)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ZnOS / ｐ型 / 硫黄処理 / LED |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ZnOS薄膜をRFスパッタリング法、パルスレーザー堆積法、化学気相堆積法によって作製した。RFスパッタリング法では、ZnOとZnSの２つの独立したターゲットを用い、２つのターゲットの間に基板を設置した。ZnO側ではOリッチなZnOSが生成しZnSターゲット側ではSリッチなZnOS薄膜が堆積したが、２つのターッゲ中央では非晶質なZnOS薄膜が堆積した。得られた薄膜はｎ型であり、酸素と硫黄欠陥がドナーとして働いている。そこで、薄膜堆積時に、酸素ならびに硫黄蒸気を導入し、硫黄昇華温度とキャリアとの関係を調べた。雰囲気中の酸素濃度を変化させたところ、ZnOS薄膜の酸素濃度のみ増大し、ｐ型は得られなかった。これに対して、硫黄を薄膜堆積中に導入するとp型が得られた。XPSによって組成を調べたところ、ZnOS薄膜中にSOxが存在していることが分かった。これより、堆積過程で硫黄を導入すると、格子間に硫黄が導入されていることが明らかとなった。この格子間のSのアクセプター準位は,0.5eVよりも大きく深いアクセプター準位であり、ｐ型発現の直接の原因とはなりえない。浅いアクセプター準位として、格子間Sと格子Oと結合したSO2,SO3が浅いアクセプターの可能性がある。一方、格子間Sは、亜鉛欠陥も同時に生成させており、亜鉛欠陥も有効なアクセプター準位と考えられる。
パルスレーザー堆積法では、ZnOターゲットを硫黄化処理して作製したZnOSターゲットを用いてZnOS薄膜を作製した。薄膜堆積時に硫黄蒸気を発生した場合のみ、p型ZnOS薄膜が得られた。化学気相堆積法により作製したZnOS薄膜は、基板温度が120℃以下の場合にのみ強い蛍光を示した。量子閉じ込め効果が関与しているものと考えられる。
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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
ZnOS薄膜をスパッタリング法、レーザー堆積法により作製することができ、特に薄膜堆積時に硫黄を導入することにより、本研究の主要な目的であるp型化が実現できた。また、LEDの作製に必要なZnOS量子ドット薄膜も、化学気相堆積法により作製することができた。特に、基板温度を低下させることにより比較的強い発光強度を示す量子ドットZnOS薄膜が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ｐ型ZnOS薄膜と発光層である量子ドットが実現できたので、ZnOSをベースとするLEDの試作を行う。LED作製で、光取り出し用の透明電極、取り出し電極、発光層の厚さなどの最適化を行う。
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