硫黄圧制御分子線エピタキシー法による硫化亜鉛系多層構造と紫外半導体レーザの作製

硫压控制分子束外延法制备硫化锌多层结构及紫外半导体激光器

基本信息

批准号：
11750018
负责人：
市野邦男
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750018/
关键词：
紫外半導体レーザ ZnS GaP MBE ZnMgS ZnCdS 量子井戸歪 deformation potential

项目摘要

本研究では、紫外半導体レーザへの応用を最終的な目的として、高品質な硫化亜鉛(ZnS)系多層構造を作製するための基礎技術、とくにこれまで検討が十分でなかったZnS系エピタキシャル成長層/燐化ガリウム(GaP)界面構造の最適化のための基礎研究をおこなった。結晶成長に用いる分子線エピタキシー装置において、これまでは成長前の基板の酸化膜除去等の処理を結晶成長チャンバーでおこなってきたが、本年度は基板の表面処理専用の真空チャンバーを導入し、原料、特に硫黄の残留雰囲気のない高真空中での処理を可能にした。その結果、まず反射高エネルギー電子線回折(RHEED)による観察から、630℃前後で酸化膜が除去されることがわかった。従来の成長チャンバーにおける熱処理では硫黄と基板表面のGaの反応により安定な硫化物層(Ga_2S_3)が形成され、RHEEDパターンの明確な変化を観測することが難しかった。また、このGa_2S_3層は欠陥生成の核となっていると考えられるのでこれが生成しないような処理手順を確立する必要があった。そのため、硫黄がない条件下で酸化膜除去をおこない、Ga液滴が生成しないようにP分子線照射をおこない、さらにZn分子線を供給してP-Zn結合の形成を促進することを試みた。このような熱処理を施したGaP基板を真空中で成長チャンバーに移動し、まず基本材料であるZnSの成長のおこなった。その結果、従来の成長室における熱処理の場合と比較して、結晶性の向上を得た。現在のところ、初期的結果が得られた段階ではあるが、P分子線、Zn分子線それぞれの照射により、その後に成長したZnSの結晶性が向上する効果が得られた。現在のところZnSの膜厚約1μmでX線ロッキングカーブの半値幅が約500秒である。これは、格子不整合の影響があるため、決して十分な値ではないが、今後、格子整合系混晶の作製、p型伝導制御のための基礎となる成果であると考えられる。

在这项研究中，以将其应用于紫外线半导体激光器的最终目的，我们对基本技术的优化进行了基础研究，用于制造基于基于ZNS的基于ZNS的多层结构，尤其是基于ZNS的外皮增长层/富胆碱（GAP）界面的结构，以至于已经足够了。在用于晶体生长的分子束外延设备中，诸如在晶体生长室内进行生长之前从底物中去除氧化物膜等处理，但是今年，已经引入了用于底物表面处理的真空室，使得在没有原料的残基材料的高真空氛围中可以在高真空中处理底物，尤其是硫酸含量。结果，发现使用反射性高能电子衍射（Rheed）从观测值（RHEED）观察中，在630°C左右的观测中除去了氧化物膜。在生长室的常规热处理中，通过硫和GA在底物表面的反应形成稳定的硫化物层（GA_2S_3），从而难以观察到Rheed模式的明显变化。此外，由于该GA_2S_3层被认为是缺陷生成的核心，因此有必要建立一个不会生成的处理过程。因此，在不含硫的条件下去除氧化膜，并辐照P分子束以防止形成Ga液滴，此外，还提供了Zn分子束以促进P-ZN键的形成。接受热处理的间隙基板以真空的形式移至生长室，首先种植了基本材料Zns。结果，与生长室中常规热处理相比，结晶度得到了改善。目前，尽管已经获得了初始结果，但是用P分子束和Zn分子束的照射导致改善随后生长的Zns的结晶度。目前，X射线锁定曲线的一半宽度约为500秒，ZnS膜厚度约为1μm。这绝不是由于晶格不匹配的效果而具有足够的价值，但它被认为是与未来混合晶体匹配的晶格匹配和P型传导控制的基本结果。