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平成２５年度は、ノンドープの酸化亜鉛への窒素ドーピングとともに、ガリウム添加酸化亜鉛への窒素ドーピングを行い、反応性プラズマ蒸着法における酸化亜鉛へのアクセプタドーピング特性の違いを比較検討した。
母体となるガリウム添加酸化亜鉛薄膜について、反応性プラズマ蒸着法における成膜条件が膜特性に与える影響について整理した。まず、異なるガリウム濃度に対して成膜時の酸素流量依存性を検討した。電気特性とホトルミネッセンス特性の変化から、酸素流量変化に対する亜鉛過剰条件、酸素過剰条件を判断し、ｎ型ドーピングのキャリア活性化率を上げるためには、亜鉛過剰条件が有利であることが確認された。また、キャリアの熱的な安定性を評価するために亜鉛の昇温脱離特性を検討したところ、キャリア濃度と亜鉛の昇温脱離特性に相関があることが見出され、高キャリア濃度の膜では熱脱離しやすい不安定な亜鉛が増加することが明らかとなった。
母体となるガリウム添加酸化亜鉛における知見をベースとして、酸素過剰条件下での窒素ドーピング特性の検討を行った。膜中ドーパントの化学組成分析、ホール効果による電気特性評価から、酸素流量に依存して膜に取り込まれる窒素濃度や電気特性が大きく変化することが分かった。電気特性では、酸素流量に対して高抵抗から急激に低抵抗化する特徴的な振る舞いが観測された。しかし、アクセプタドーピングとしては高抵抗化に留まり、現時点ではｐ型化には至っていない。
今後は、成膜条件の精密制御やポストアニールによるｐ型化可能性の追求とともに、窒素添加により得られた高抵抗膜の応用可能性の検討を進め、反応性プラズマ蒸着法による酸化亜鉛薄膜研究の展開を図る。
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