|
これまでに、ZnOに対して抵抗率を低下させる効果を有するIII族元素、およびZnOに対して抵抗率を増加させる効果を有するCuを同時に縮退レベルまで添加することによるZnO薄膜の特性の変化について検討を行なってきた。すなわち、ZnOに対してAl_2O_3を添加することで、得られる薄膜のキャリア密度が10^<20>cm^<-3>程度と非常に高くなることにより抵抗率は低下する。これに対してCu_2Oを同時に添加すると、その添加割合の増加に伴い抵抗率は徐々に増加し、その結果、抵抗率の温度依存性において100ppm/℃以内の抵抗温度係数を示すZnO系薄膜が得られることが分かった。
本年度は、上述の同時添加の効果に加えて、ZnOにMgOを混合したZnMgO薄膜が高いキャリア密度を保ったまま抵抗率を増加させることができる可能性があるため、それらの薄膜の作製および特性の検討を行なった。また、基板材料を変えることで作製される薄膜の状態が変化するが、基板材料の違いに対する特性の変化についても検討を行なった。
ノンドープのZnOにMgOを混合していくと、その抵抗率は10^<-1>Ω・cm程度から10^3Ω・cm程度へと4桁程度増加した。また、ZnOに縮退レベルまでAl_2O_3を添加した状態でさらにMgOを混合したところ、キャリア密度は10^<20>cm^<-3>程度のレベルを維持した。一方、ホール移動度は大幅に低下し、その結果抵抗率は3×10^<-3>Ω・cm程度まで高くすることができた。なお、この場合の抵抗温度係数は50ppm/℃以内であった。上記の場合には基板材料としてサファイア単結晶を用いていたが、これを石英ガラス基板に代えることでその抵抗率はさらに2倍程度増加した。このように、ZnOに対するMgOの混合およびアモルファス基板の使用などが、抵抗温度係数が小さい状態で抵抗率を大幅に高めるために有効であることを確認した。
|
