| 研究課題/領域番号 |
03650022
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
応用物性
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| 研究機関 | 明治大学 |
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研究代表者 |
植草 新一郎 明治大学, 理工学部, 教授 (10061970)
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| 研究分担者 |
松本 皓永 明治大学, 理工学部, 助手 (50062005)
岡 栄一 明治大学, 理工学部, 教授 (00061953)
冨澤 一隆 明治大学, 理工学部, 教授 (80110980)
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1992
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| キーワード | 希土類 / III-V族半導体 / ルミネッセンス / エネルギー伝達 / ELデバイス / 発光ダイオード / レーザーダイオード |
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| 研究概要 |
III-V族化合物半導体やシリコンに添加した希土類の発光機構を明らかにするため、三種類の方法(液相エピタキシー、熱拡散およびイオン・イオンインプランテーション)で製作した試料のフォトルミネッセンス(PL)と注入型エレクトロルミネッセンス(EL)スペクトルについて調べた。観測された発光スペクトルは希土類の4f-4f内殻遷移による特徴的な発光ピークを含んでいた。それらのピークは半導体のエネルギーバンド構造や光学的特性に依存しない。希土類添加III-V族化合物半導体系は半導体レーザや発光ダイオードなどの新しいタイプの光・電子素子やEL素子用材料として期待される。以下に得られた主な結果を示す。
1.液相エピタキシー(LPE)
YbF_3やYbPを添加したGaAsのPLやELからYb^<3+>に関した1000nmの発光を得た。GaAsのELでは、希土類はキャリア注入によって励起された。GaAs:YbF_3やGaAs:YbPはInP:YbCl_3中のYb^<3+>にくらべて発光がブロードである。これは、GaAs中でYb^<3+>が欠陥や不純物と結合して複合体を形成するからである。
2.熱拡散
Si:ErからEr^<3+>に関した発光を1540nm付近に得た。また、PLEスペクトルはEr^<3+>の直接励起による鋭いピークを含んでいた。InP:Erでは、Er^<3+>に関した発光は観測されなかった。
3.イオン・イオンインプランテーション
InP:Yb:とSi:Erでは、LPE法や熱拡散法にくらべて希土類に関した強い発光を示した。InP:Ybにおいて、InPのエネルギー・ギャップ以下のフォトンエネルギーで励起したときに強いYbの発光を示した。これは、欠陥のエネルギー準位を関したYb^<3+>への新しい効率的なエネルギー伝達過程が生じたためである。
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