希土類添加窒化ガリウム及び二硫化銀ガリウムのルミネッセンスと素子応用に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650015
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 白方 祥 愛媛大学, 工学部・電気電子工学科, 助教授 (10196610)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三宅 秀人 三重大学, 工学部・電気電子工学科, 助教授 (70209881) ; 寺迫 智昭 愛媛大学, 工学部, 助手 (70294783)
• Keywords: GaN / AgGaS_2 / 希土類不純物 / フォルトミネッセンス / 螢光体

Research Abstract

本年度は、希土類不純物を添加したGaN粉末蛍光体、GaNスパッタエピタキシャル膜およびAgGaS_2結晶の作成とフォトルミネッセンス測定を行った。(1)GaN粉末蛍光体については、GaN粉末とEuNあるいはTbNを焼結することにより作成を試みた。希土類イオンによる発光は、Gaを窒化して作成したGaN粉末を用いた場合では観られず、Ga_2O_3の窒化によるGaN粉末を用いた場合に3価の希土類による強い緑(Tb)および赤(Eu)の発光が得られた。しかし、発光スペクトルより、この発光は純粋にGaN中の希土類によるものではなく酸素の関連したものと考えられる。効率良くドーピングを行うために、EuをドープしたGa_2S_3の窒化を試みた。GaN中での3価のEuの発光は得られが強度は非常に小さい。同様の方法でZnは効率良くドープされることから、熱平衡状態でのGaNへの希土類のドーピングは非常に難しいことがわかった。(2)高周波マグネトロンスパッタ法によりサファイア基板上にEuドープGaN薄膜の成長を試みた。基板温度400℃以上で、弱くブロードではあるがEu^<3+>の発光を得た。この試料をアンモニア中で熱処理することにより、Eu^<3+>による強い赤色発光を示す試料を得た。成長条件を最適化することにより再現性とドーピング条件の最適化および他の希土類のドーピングが今後の課題である。(3)EuドープAgGaS_2を焼結法により多結晶をブリッジマン法により単結晶を作成した。これらの結晶は、2.3eVに非常に強い発光ピークを持つ緑色発光を示した。発光スペクトルよりこの発光は2価のEuにおける5d-4f遷移による発光と考えられる。これまでの研究において2価の希土類不純物の発光が得られたことは始めてである。