化合物半導体の格子欠陥の評価と制御

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01604029
• 研究機関: (財)電気磁気材料研究所
• 研究代表者: 増本 剛 電気磁気材料研究所, 研究部長 (00181660)
• 研究分担者: 田口 常正 大阪大学, 工学部, 講師 (90101279) ; 河東田 隆 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (90013739) ; 西野 種夫 神戸大学, 工学部, 教授 (60029452)
• キーワード: MOCVD / ZnS / ヘテロ界面 / 界面歪 / レ-ザラマン分光 / 局在モ-ド / AgGaS_2 / 雰囲気処理

研究概要

IIーVI族及びIーIIIーVI_2族化合物半導体のうち、いわゆるワイド.ギャップ半導体といわれるZnS、ZnSe及びAgGaS_2などは青色発光素子用材料として期待されている。しかし、実用化のためには多くの解決すべき課題があり、研究の進んでいるZnS、ZnSeにおいてさえ、ホモ及びヘテロエピタキシャル薄膜における格子欠陥や添加不純物の電子状態並びに成長薄膜と基板の界面における歪場の解明が不可欠となっている。本年度はuV光照射の下にMOCVD法により作成したNa添加ZnS薄膜において、そのフォトルミネッセンス(PL)を調べ、添加NaがZnと置換しアクセプタ-となることを見い出した。また、ZnSxSe_<1-x>のGaAs基板上へのヘテロエピタキシャル成長膜中の深い欠陥による発光の強度測定により、格子不整合によるヘテロ界面歪がこのZnSxSe_<1-x>膜における欠陥形成に関与していることを確認するとともに、熱膨張の差による熱応力歪と格子不整合歪との相関を明らかにした。更に、これらの界面から発生する格子欠陥等に関連する局在モ-ドをレ-ザラマン分光法によって観測することに成功した。一方、AgGaS_2に関してはブリッジマン法及びI_2を輸送剤とするCVD法によって単結晶作成を検討してきたが、成長条件をより詳細に検討することにより、比較的大型で良質な単結晶を成長させることができるようになった。さらに、得られた単結晶をGa溶媒中あるいはAgGaS_2の2成分の活量制御下で熱処理した後、そのPL及び光伝導度を測定することにより、光電的性質に体し支配的な格子欠陥種の同定を行い、例えば4.2KにおけるPLに見られる2.63及び2.67eVの各ピ-クが、Ag空孔に、また2.40eV付近のブロ-ドなピ-クがGaの空孔に関連することを明らかにした。今後、これらの化合物において、格子欠陥制御下でド-ピングを行うことによる界面状態及び格子欠陥の評価の研究がきわめて重要である。

研究成果

• [文献書誌] T.Nishino: "A New HighーSencitivity Characterization Method of Interface Stress at Heterostructures by CrーRelated Luminescence" IEEE J.Quantum Electronics. 25. 1046-1052 (1989)
• [文献書誌] Y.Kawakami: "Linewidth of Excitonic Emission and Stark Effects in a ZnSeーZnS StrainedーLayer Superlattice" J.Vac.Sci,and Technol.B7. 789-793 (1989)
• [文献書誌] Y.Yamada: "BoundーExction and EdgeーEmission Spectra Associated with Li and Na Acceptors in ZnSe" Jpn.J.Appl.Phys. 28. 837-840 (1989)
• [文献書誌] M.Sekoguchi: "A Correlation between Defect Production and Exciton Emissions in the Irradiated ZnSeーZnS StrainedーLayer Superlattices" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.148. 381-383 (1989)
• [文献書誌] K.Mochizuki: "Melting Point of AgGaS_2" J.Cryst.Growth. 98. 855-856 (1989)
• [文献書誌] T.Kanata: "Photoreflectance Study on Residual Strain in HeteroーEpitaxial GaAs on Si" Phys.Rev.41. 2936-2943 (1990)
• [文献書誌] 西野種夫: "ER,PRによる化合物半導体結晶の評価" 日本結晶学会誌. 32. (1990)
• [文献書誌] T.Taguchi: "Identification of Na Acceptor in MOCVDーGrown ZnS Films and the Effect of UV Light Illumination" J.Cryst.Growth. (1990)
• [文献書誌] T.Noda: "Growth of AgGaS_2 Single Crystals by Chemical Transport Reaction" J.Cryst.Growth. (1990)
• [文献書誌] 河東田隆: "半導体評価技術" 産業図書, 330 (1989)