ワイドギャップII-VI族化合物半導体におけるキャリアー補償機構の解明

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455001
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 朱 自強 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10243601)
• 研究分担者: 陸 ほう 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (70281988) ; 八百 隆文 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60230182)
• キーワード: II-VI族半導体 / P型ZnSe / キャリアー補償機構 / 光学的手法 / 電気的評価 / イオンピーム法 / 補償モデル / ZnSe:N準位図

研究概要

本研究では、Nドープp型ZnSe、ZnSSeとZnMgSSeの補償機構を解明することを目的とする。特に重点をZnSe:N材料に置く。本研究では、まず光学的評価法を用いてZnSe:Nの光学的特性を明らかにし、Nに関係する深い準位を見い出した。更に、光学的評価に加え、DLTSやICTS法などの電気的測定法により深いアクセプター準位の測定を行い、イオンビーム分析法によりこれらの材料中におけるNの格子位置に関する知見を得った。このように得られる総合的な知見を通じてキャリアー補償機構をマイクロスコピな観点から検討した。
我々は分子線エピタキシによりNドープp型ZnSeを作製し、光学的、電気的方法やイオンビーム分析法などを用いて、光学的及び電気的特性と補償機構を詳細に調べた。深い準位の同定にはPhotoluminescence excitatio)とSelectively excitation PL法の組み合わせにより深い準位とバンド端の直接吸収による発光を観測することは本研究の特色の一つである。PL法をPLE法とSPL法併用することによって高濃度ZnSe:Nにおいて二つの深いドナー準位と一つの深いアクセプター準位が形成されていることを見い出した。更にDLTSとICTS法によりNドープZnSeにおける深いアクセプター準位を測定した。これらの知見を基にZnSe:NのNによる深いエネルギー準位図を提案した。更にイオンビーム分析法によりZnSe中におけるNの格子位置に関する知見を得てキャリアー補償機構を検討し、キャリアー補償に関する復合欠陥のモデルを提案した。

研究成果

• [文献書誌] Z.Zhu: "Compensating processes in nitrogen δ-doped ZnSe layers by photoluminescence and photoluminescence excition spectroscopy" Journal of Crystal Growth. 159. 248-251 (1996)
• [文献書誌] T.Yao and Z.Zhn: "Nitrogen doping and carrier compensation in P-ZnSe" Journal of Crystal Growth. 159. 214-220 (1996)
• [文献書誌] Z.Zhu: "Carrier concentration enhancement of P-type ZnSe and ZnS by co-doping with active nitrogen and tellurium by using a δ-doping" Applied physics Letters. 70(9). 1143-1145 (1997)
• [文献書誌] F.Ln, Z.Zhu, T.Yao: "Photoinduced admittance spectroscopy to detect the shallow electron traps in nitrogen-doped highly Compensated ZnSe" Journal of Applied Physics. 81(5). 2425-2428 (1997)
• [文献書誌] Z.Zhu: "Electronic states in ZnSe/ZnTe type-II superlattice studed by Capacitance transient spectroscopy" Journal of Applied Physics. 82. 3402-3407 (1997)
• [文献書誌] Z.Zhn: "Compensation in P-type ZnSe based semiconductors" Materials Science & Engineering B-Solid state Materialas for Advanced Technology. 43. 9-15 (1997)
• [文献書誌] Z.Zhu and T.Yao: "Properties of Wide Bandgap II-VI Semiconductors" The lnstitute of Electrical Engineers London,United Kindom, 247 (1997)