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本年度はGeおよびGaAsのHPT加工によるバルクナノ結晶粒作製とZnTeの新規HPT加工実験を行った。いずれの場合も付与圧力を24 GPaとした。
GeのHPT加工には、純度99.999%のディスク試料を用いた。HPT加工後では、ダイヤモンド構造のGe-Iに加えて準安定相であるGe-IIIが観察され、準安定相の形成が付与ひずみにより促進されることがわかった。HPT加工後の試料を窒素雰囲気中でアニール処理すると、XRDおよびラマン測定にてGe-IIIに対応するピークは消滅し、Ge-Iへ相変態することがわかった。また室温におけるフォトルミネッセンス(PL)測定では、Ge-Iナノ結晶に起因する600～800 nmにブロードなピークが観察された。
GaAsのHPT加工には、単結晶GaAs(100)基板小片を用い、423 Kにて温間HPT加工を行った。温間加工後のXRD測定では、GaAs-Iの回折ピークのみが観察され、準安定相は観察されなかった。PLスペクトルでは、700 nm付近のブロードなピークが観察され、結晶粒微細化とアニール効果が同時に生じたことがわかった。
ZnTeのHPT加工には、PドープZnTe(100)基板の小片を用いた。HPT加工後はジンクブレンド構造のZnTe-Iにて構成されることがわかった。773 Kにてアニールを行うと、550 nm付近のバンドギャップに対応するPLピークに加え、680 nmを中心とするPLピークが観察された。これはHPT加工により格子欠陥や空孔が導入された後、アニールによりTeおよびZn原子の拡散が促進されたと考えられる。
以上の結果より、HPT加工とアニール処理を組み合わせることで、バルクナノ結晶粒半導体が得られること、また光学的特性においてバルクとは異なる性質が得られることが明らかとなった。
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