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1.粒子成長過程における各種合成パラメータ(NH_3分圧、H_2分圧、反応温度、および成長速度)依存性を詳細に調べた。その結果、粒子成長炉のガス混合部におけるNH3分圧が、特に発光特性に対して大きな影響をもつことが判明し、その制御により室温においても明るい発光を示すGaN粉体の合成に成功した。
2.粒子成長過程において、Zn原料としてZnS粉末を用いることにより、2段階気相法におけるGaN:Zn粉体の合成を達成した。ZnSの供給量は、キャリアガス種(N_2、HCl)および流量を変化させることにより、広い範囲で精密に制御することを可能とした。これにより、Zn濃度が1×10^<19>〜8×10^<20>cm^<-3>の試料を合成することができた。一方で、Zn濃度とほぼ同程度のSも、試料に混入していることことがわかった。
3.合成したGaN:Zn粉体は、青色のフォトルミネッセンスおよびカソードルミネッセンスを示した。スペクトルは、Zn発光中心に特有の450nm付近をピークとするブロードなバンドなる。この発光のZn濃度依存性を詳細に調べ、Zn濃度が1〜2×10^<19>cm^<-3>付近で最も強い発光を示すこと、Zn濃度が増すに従い発光波長が長波長側へシフトする傾向を明らかにした。
4.GaN:Znの発光特性が、アンドープ試料と同様に、粒子成長過程におけるNH_3分圧に強く依存することを見出した。NH_3分圧が0.78atmまでの範囲では、分圧が高いほど強い発光が得られた。
5.ZnSに替えて金属ZnをZn原料に用いることにより、試料の発光特性および結晶性が大幅に向上することがわかった。この結果より、Sの混入が試料特性を悪化させる要因であることがわかり、今後の特性改善の指針を示した。
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