化合物半導体の光物性の制御

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01604005
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 佐藤 勝昭 東京農工大学, 工学部, 教授 (50170733)
• 研究分担者: 斉藤 博 岡山理科大学, 理学部, 教授 (20013526) ; 岡 泰夫 東北大学, 科学計測研究所, 助教授 (60013520) ; 国府田 隆夫 東京大学, 工学部, 教授 (50010715)
• キーワード: マンガン添加二硫化銅アルミニウム / 時間分解発光分光 / 半磁性半導体 / ピコ秒レーザー分光 / 光MBE成長 / 残留歪 / II_AーVI_B族化合物半導体 / 発光中心の電子状態

研究概要

(1)ワイドギャップIーIIIーVI_2族化合物CuAlS_2に添加されたMnイオンによる赤色発光機構を調べるため、無添加および0.01,0.1,1wt%のMnを添加した単結晶を作製し、窒素レーザ励起による時間分解スペクトルの測定を行った。この結果、母体とMnセンターとの間に欠陥準位を介したエネルギー伝達機構が存在することをつきとめた。また、CuAlS_2:Mnを用いたMIS構造のEL素子および分散型EL板を作製し動作を確認した。^<1)>
(2)多色EL薄膜素子への応用が最近注目されているCaS、SrSなどのII_AーVI_B族化合物半導体での電子捕獲中心、発光中心の微視的構造を解明するため、各種の不純物を添加した高品質単結晶、粉末結晶、蒸着薄膜を作製し、発光特性、熱励起発光特性、光電流特性の測定を行い、これらの結晶中での電子準位の同定を行った。また、高純度単結晶中に然処置、放射線照射により色中心を導入し、その電子状態を明らかにした^2)
(3)半磁性半導体の単結晶と薄膜を作製し、これらの磁気光学的性質を、レーザー分光法により調べ、この材料の応用性について研究した。特に本年度は、ホット・ウォール法によりエピタキシャル薄膜の成長について詳しく研究し、これを発展させて半磁性半導体超格子の作製を行った。この試料の特性を、ピコ秒発光分光法により評価し、磁性イオンに起因する「半磁性半導体超格子」特有の磁気光学的機能性を明らかにした。^<3)>
(4)光照射MBE法ZnSe成長のRHEEDによるその場観察を行った。即ち紫外光照射がSe分子の表面滞在時間を低下させ、実効的な分子線強度比を変化させることが分った。RHEED振動の減衰割合の照射光強度依存性から三次元成長が促進されることを示し、表面モフォロジー悪化につながる等の結果を得た。また、ZnSe/GaAsエピ層における残留歪を励起子発光の偏光性から調べ、格子緩和に伴う転移等の導入が結晶性の劣化をもたらすことを指摘した。^<4)>(^<1)>佐藤、^<2)>国府田、^<3)>岡、^<4)>斉藤)

研究成果

• [文献書誌] K.Sato,T.Tanaka,S.Matsuda: "Crystal Growth and Photoluminescence Studies in Fe-Doped Single Crystals of CuAl_<1-x>Ga_xS_2:Fe" Proc.Int.Conf.Crystal Growth,Sendai 1989;J.Crystal Growth.
• [文献書誌] K.Sato,K.Ishii,S.Matsuda and S.Mizukawa: "Electroluminescence Spectra in Manganese-Doped CuAlS_2" Springer Proceedings in Physics,. Vol.38. 390-393 (1989)
• [文献書誌] S.Mizukawa,K.Sato,K.Yasuhiro,M.Isawa,K.Kuroiwa and Y.Tarui: "Optical Studies of Doping-Characteristics in Boron-Doped a-Si:H films Prepared by the Photo-CVD Technique" Jpn.J.Appl.Phys.28. 961-964 (1989)
• [文献書誌] K.Yasuhiro,K.Sato,K.Tamanoi,K.Shinagawa and T.Tsushima: "Optical Absorption Spectra in cobalt-Substituted Epitaxial Magnetic Garnet Films Measured with Photothermal Deflection Spectroscopy" Jpn.J.Appl.Phys.28. L656-L658 (1989)
• [文献書誌] K.Sato,Y.Aman,M.Hirai and M.Fujisawa: "Reflectivity Spectra in single Crystals of Cr_3Te_4,Cr_2Te_3 and Cr_2Se_3 between 0.3 and 23 eV" J.Phys.Soc.Jpn.59. 435-438 (1990)
• [文献書誌] K.Sato,K.Ishii,K.Ohe and K.Watanabe: "Time-Resolved Photoluminescence Spectra in Mn-Doped Single Crystals of CuAlS_2" Jpn.J.Appl.Phys.
• [文献書誌] J.Rennie,E.Nakazawa and T.Koda: "Trapping States in CaS Single Crystals,Films and Powders as Revealed Using the Technique of Transient Thermoluminescence" Jnn.J.Appl.Phys.29(PTl). (1990)
• [文献書誌] J.Rennie,K.Takeuchi,Y.Kaneko and T.Koda: "Color Centers in CaS and SrS Crystals" J.Luminescence.
• [文献書誌] Y.Oka,I.Souma,H.Fujiyasu and H.Noma: "Growth and Optical Characterization of Bulk and Thin Film Semimagnetic Semiconductors" Abstract of Int.Conf.Crystal Growth,Sendai. 387 (1989)
• [文献書誌] H.Minami,T.Masumi,I.Souma and Y.Oka: "Spectra of Magneto-Photo-Conductivity of Semimagnetic Semiconductor Cd_<0.8>Mn0.2温Te" Solid State Communications. 72. 31-35 (1989)
• [文献書誌] M.Taniguchi,Y.Ueda,I.Souma,Y.Oka et al.: "Syncrotron Radiation Study of Fe 3d states in Cd_<1-x>Fe_xSe(0<x<0.4)" Physical Review B. (1990)
• [文献書誌] A.Murayama,M.Miyamura,S.Ishikawa and Y.Oka: "Brillouin Study of Spin Waves in Sputtered CoNiPt Alloy Film" J.Applied Physics. 67. 410-413 (1990)
• [文献書誌] 相馬出、泉沢久美恵、岡泰夫、藤安洋、野間空: "ホット・ウォール・エピタキシー法によるIIーVI族化合物半導体薄膜および半磁性半導体薄膜の作製とその評価" 東北大学科学計測研究報告. 38. 15-26 (1989)
• [文献書誌] 西山和重、宮田一智、岡泰夫、村山明宏: "Co系多層薄膜および合金膜のスピン波ブリルアン分光" 東北大学科学計測研究報告. 38. 49-64 (1989)
• [文献書誌] A.Watanabe,H.Saito,Y.Ishida,T.Yajima: "A Rapid Scanning Interferometric Autocorrelator for Monitoring Femtosecond Pulses" Optics Communications. 69. 405-408 (1989)
• [文献書誌] M.Ohishi,H.Saito,H.Okano,K.Ohmori: "Photo-assisted MBE Growth of ZnSe Crystals" J.Crystal Growth. 95. 538-542 (1989)
• [文献書誌] A.Watanabe,H.Saito,Y.Ishida,M.Nakamoto,T.Yajima: "A New Nozzle Producing Ultrathin Liquid Sheets for Femtosecond Pulse Dye Lasers" Optics Communications. 71. 301-304 (1989)
• [文献書誌] H.Saito,M.Ohishi,A.Watanabe,K.Ohmori: "Strain-induced Splitting of Free Exciton Band in Epitaxially Grown ZnSe/GaAs" J.Crystal Growth.
• [文献書誌] M.Ohishi,H.Saito,J.Fujiwara,K.Ohmori: "Effect of Residual Strain on the Splitting of Excitonic Luminescence Lines in Epitaxially Grown ZnSe/GaAs" Japan.J.Appl.Phys.
• [文献書誌] 佐藤勝昭: "新しい機能性半導体をめざして:IーIIIーVI_2族三元化合物半導体の結晶作製,光学的性質および応用(山本信行編)第1章および第9章分担執筆" アイピーシー, 6-14 (1989)
• [文献書誌] 佐藤勝昭,越田信義: "テレビジョン学会編「応用電子物性工学」" コロナ社, 250 (1989)
• [文献書誌] T.Koda and Y.Kaneko: "Proc.3rd CECRI Research Conference:Luminescence[Phenomena,Materials & Deveces]" Nova Science Publishers, inpress (1990)