ZnSxSeーローリーマを用いた青色発光ダイオードの研究

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 60420020
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 青木 昌治 理科大, 工学部, 教授 (80010619)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 巌 東京理科大学, 工学部第1部, 助手 (80084391) ; 渡辺 恒夫 東京理科大学, 工学部第2部, 講師 (70110947) ; 佐野 雅敏 東京理科大学, 工学部第1部, 助教授 (80103068)
• Keywords: 発光ダイオード / 液相エピタキシャル法 / ホトルミネッセンス / MIS構造 / ワイドギャップ半導体 / 混晶 / よう素輸送法

Research Abstract

スライドポート法によりTe溶媒からのZn【S_X】【Se_(1-x)】混晶のエピタキシャル成長を行っている。基板としてはよう素輸送法にて作製したZnSの(111)面を使用している。格子不整合の影響を考慮し、本年度は主としてZnSに近い組成での成長を試みた。成長開始温度850℃、降温速度5℃/min、成長時間10分の条件にて、膜厚1μm程度の層が得られた。成長層は室温でのホトルミネッセンスにおいて2.3eVにピークを持つ発光を示した。これは溶媒として使用したTeが結晶中に取り込まれ発光中心として機能していると思われ、発光ダイオードの活性領域として利用するにふさわしい特性を有している。しかし、本年度購入した蛍光顕微鏡を用いて成長層を観測したところ、発光色は面全体で必ずしも一様ではなく、また表面も平担さが欠けることもあり、これらの点での改善が必要とされている。
なお、【Zn_(1-X)】【Cd_x】S混晶もZnS基板上に成長させているが、ZnSの割合が多い組成のものでは2.4および2.6eVにピークをもつ青色発光が室温で観測されており、この混晶も青色発光ダイオードの活性層として利用できるものと思われ、今後この混晶系についても検討してみたいと考えている。
基板として用いるZnS単結晶はよう素輸送法にて作製している。850℃前後の温度での成長を1週間程度続けると、1cm程度の大きさの結晶の塊が得られた。これより(111)面を持つ5mm角程度の単結晶基板を得ている。この結晶はas-grownでは高抵抗である。MIS構造を作成するには低抵抗の基板が望ましく、このためZn-Al融液中での熱処理による基板の低抵抗化を試みた。熱処理温度850℃,処理時間24時間での熱処理により、抵抗率は100Ωcm程度にまで下がった。このようにして得られる低抵抗基板上に高抵抗薄膜をエピタキシャル成長させることによるMIS構造の作製を現在進めている。