Band-edge engineering and property control in wide band-gap sulfide semiconductors

宽带隙硫化物半导体的带边工程和性能控制

基本信息

批准号：
21K04906
负责人：
市野邦男
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，ワイドバンドギャップ硫化物半導体，とくにZnS系半導体において，その価電子帯の深いエネルギー位置が電気伝導においてp型が得られにくい単極性に大きく関与しているとの考えに基づき，バンド端エネルギーと電気伝導性との関係を明らかにし，ワイドバンドギャップと実用的なp型特性を両立することを目指している．さらには他の材料系にも適用可能性のある知見を蓄積することを目的としている．令和4年度の実績概要を以下に示す．(1) 高品質ZnSTe，ZnMgSTe 混晶の作製条件の検討本研究の主な対象物質であるp型ZnMgSTe:N結晶の性質には，ZnMgSTe 4元混晶の結晶品質が大きく影響する．しかし，ZnMgSTe 4元混晶においては，各構成元素の飽和蒸気圧や，構成元素間の結合力が大きく異なることから，完全性の高い結晶の成長は容易ではない．そのため，継続的な作製条件の改善が必要である．今回，分子線エピタキシー法によるZnMgSTe 4元混晶の結晶成長において，特にTe/S原料供給比およびMg/Zn原料供給比やそれらの精密な制御に注意を払い，より精密な組成制御，結晶性制御を実現した．(2) p型ZnSTe:N，ZnMgSTe:Nにおける正孔濃度のTe組成依存性の詳細検討高品質ZnSTe，ZnMgSTeをベースに，分子線エピタキシー法による結晶成長においてTe，Mg組成を変化させつつプラズマ化した窒素ガスからNアクセプタを添加してp型化を図り，結晶学的・光学的・電気的特性等の評価から，Te組成依存性等を検討するためのデータを蓄積した．

在这项研究中，我们的研究重点是宽带隙硫化物半导体，特别是ZnS基半导体，基于价带的深能位置与难以获得p型传导的单极性有很大关系的想法。阐明边缘能量与电导率之间的关系，实现宽带隙和实用的p型特性。此外，目的是积累可应用于其他材料系统的知识。 2020 财年的结果摘要如下所示。 (1)高质量ZnSTe和ZnMgSTe混晶的生产条件考虑ZnMgSTe四元混晶的晶体质量极大地影响了p型ZnMgSTe:N晶体的性能，p型ZnMgSTe:N晶体是本研究的主要靶材。然而，在ZnMgSTe四元混晶中，由于各构成元素的饱和蒸气压和构成元素之间的结合强度差异很大，因此不容易生长出高度完美的晶体。因此，需要不断改进制造条件。此次，在利用分子束外延生长ZnMgSTe四元混晶时，我们特别关注了Te/S原料供给比和Mg/Zn原料供给比及其实现的精确控制。 (2)详细研究p型ZnSTe:N和ZnMgSTe:N中空穴浓度对Te成分的依赖性基于高质量的ZnSTe和ZnMgSTe，通过分子束外延在晶体生长过程中将氮转变为等离子体，同时改变Te和Mg成分我们在气体中添加了N受体，使其成为p型，并通过晶体学、光学、电学性质等的评估，我们积累了数据来检查Te的成分依赖性。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

分子線エピタキシー法によるGaAs基板上へのZnMgSTeの作製

分子束外延法在GaAs衬底上制备ZnMgSTe

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
豊田健晟;三浦陽子;真中浩貴;杉谷航介，稲山優斗，湯本匠，赤岩和明，阿部友紀，市野邦男
通讯作者：
杉谷航介，稲山優斗，湯本匠，赤岩和明，阿部友紀，市野邦男

分子線エピタキシー法により作製したZnSTeの光学特性の評価

分子束外延法制备的 ZnSTe 光学性能评价

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
庭瀬敬右;中村航，北詰崇，藤井俊治郎，本多信一，新部正人，寺澤倫孝，肥後祐司，佐藤庸平;塩見将真，稲山優斗，杉谷航介，有馬慧，SITI NUR SARAH BINTI AHMAD FAUZI，河合美穂，赤岩和明，阿部友紀，市野邦男
通讯作者：
塩見将真，稲山優斗，杉谷航介，有馬慧，SITI NUR SARAH BINTI AHMAD FAUZI，河合美穂，赤岩和明，阿部友紀，市野邦男