光励起有機金属気相成長法によるp型ZnO単結晶薄膜の成長

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650013
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 藤田 恭久 島根大学, 総合理工学部, 助教授 (10314618)
• Keywords: 酸化亜鉛 / ZnO / エピタキシャル成長 / MOCVD / p型 / フォトルミネッセンス / 励起子 / 吸収スペクトル

Research Abstract

ZnOを用いた高効率発光デバイスの実現に必要な低抵抗p型薄膜の成長を実現するため、本研究では光励起有機金属気相成長法(MOCVD)によるZnO単結晶薄膜の成長とその成長メカニズムの解明、窒素ドーピングに取り組んでいる。
今年度は、下記1〜3の成果が得られた。
1.in situ分光計測(原料ガスの吸収スペクトルの測定)
MOCVD法に用いる亜鉛と酸素の有機原料ガスの分解温度、原料ガス同士の気相反応の有無、キャリアガスに水素を用いた場合と窒素を用いた場合の違いを調べ、低温で分解し、気相反応の少ない原料ガスを選定した。
2.単結晶薄膜の成長
上記計測の結果から反応性を調べた亜鉛と酸素の有機原料ガスを用いたMOCVD法により成長温度400℃以下でZnO基板上に良好な表面のZnO薄膜の成長に成功した。
3.単結晶薄膜の評価
今年度、本補助金により温度制御可能なクライオスタットを導入し、フォトルミネッセンス測定装置の立ち上げを行った。このフォトルミネッセンス測定装置により上記ZnO薄膜を評価した結果、室温での自由励起子発光や極低温(5K)においても自由励起子が主体の発光が観測された。また、酸素欠損が原因と考えられる深い準位からの発光は見られなかった。この結果と電気特性の測定等を総合すると極めて高純度で高品質な薄膜が得られていることがわかった。
アンドープで高品質な膜の成長が可能となったので、今後は窒素ドーピングに取り組み、低抵抗p型薄膜の実現を目指す。