| 研究概要 |
ZnSeなどII-VI族半導体は,青色半導体レーザへの応用だけでなく,GaAsなどIII-V族半導体に比べ,エキシトン束縛エネルギーが大きいことも大きな特徴のひとつである.当該研究では,ZnSe/MgS_<1-x>Se_xの新しい超格子を独自に提案し,この新しいII-VI半導体超格子の製作,超格子の構造評価をすすめ,理想的な二次元量子閉じこめに近づけたときのエキシトン束縛エネルギー,エキシトンに関連する光学遷移について研究を進めている.
まづMOCVD法を用いてMgSを成長するため,S材料,Mg材料の探索を進めた.特にMgの材料は450℃以上でないと分解しないのに対し,高温ではS材料の輸送分解に問題が起こることがわかった.両者の特性を生かす材料の選択を行った.
そこでZnSe/MgS超格子の作製を試み,閃亜鉛鉱構造のMgSならびにその歪み超格子の製作に世界で初めて成功した.高分解能X線回折測定から,超格子周期ならびにその平均格子定数を評価するなどにより,これまで直接測定されたことのないMgSの格子定数を求めた.また3000Åの膜厚まで格子緩和の起きないコヒーレント成長が可能であることがわかり,ZnSe/MgS超格子をGaAs基板上に成長する際に重要な格子整合に関しても,かなり格子整合に近いことを実証できた.
作製した超格子に関する光学評価を行い,バンドギャップ内発光の生じない高品質の超格子ができていることを確認した.フォトルミネッセンスピークは量子井戸幅の減少と共にブルーシフトを示し,理論計算結果と合理的な一致を示した.
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