コンビナトリアル手法を用いた酸化亜鉛の価電子制御

利用组合方法控制氧化锌的价态

基本信息

批准号：
02J06710
负责人：
塚崎敦
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに、価電子制御を行うための無添加酸化亜鉛の電子濃度低減を行い、n型伝導性制御について確認できた。本年度は、p型伝導性制御に向けた研究に尽力した。効果的に窒素ドーピングを行うために反復温度変調法を提案し、適用した。この手法についての条件最適化を行うことにより、p型伝導性を発現する窒素ドーピング酸化亜鉛薄膜を再現性良く作製できる成長条件を見出すことに成功した。これは、一度の実験から窒素濃度や高温熱処理温度の異なる試料群を作製、評価できる、コンビナトリアル手法(成長温度変調法)の賜物と言える。さらに、窒素濃度の異なる試料の光学特性評価を行うことで、アクセプタ束縛励起子発光やドナーアクセプタ対発光における系統的な変化が観測された。この結果は現在投稿準備中である。Hall効果測定の温度依存性から正孔伝導であることを確認し、アクセプタ準位を見積もった。室温における正孔濃度は2x10^<16>cm^<-3>であった。これまで困難とされてきたp型化を実現できた要因は、反復温度変調法によって高濃度窒素ドーピング薄膜の結晶品質が向上したためと考えられる。このp型酸化亜鉛をn型酸化亜鉛薄膜上に堆積し、pn接合を作製した。電流電圧特性の評価において非線形性を示した。その際、電流注入による発光が観測された。これらの結果は[Nature Materials,4,42(2005).]に掲載された。さらに、デバイス構造の改善を行い、より鮮鋭な青色発光を観測した。酸化亜鉛を用いたpn接合からの電流注入青色発光は、これまでに例がなく、今後の実用化への扉を開く結果と考えている。

到前一年，我们已经降低了无添加剂氧化锌的电子浓度以控制价电子，并且能够确认n型导电性的控制。今年，我们致力于研究控制p型电导率。提出并应用迭代温度调制方法来有效地进行氮掺杂。通过优化该方法的条件，我们成功地找到了能够以良好的再现性生产具有 p 型导电性的氮掺杂氧化锌薄膜的生长条件。这可以说是组合方法（生长温度调节方法）的结果，它使我们能够在一次实验中制备和评估具有不同氮浓度和高温热处理温度的样品组。此外，通过评估不同氮浓度样品的光学性质，观察到受体结合激子发射和供体-受体对发射的系统变化。目前正在准备发布结果。我们根据霍尔效应测量的温度依赖性确认了这是空穴传导，并估计了受主能级。室温下的空穴浓度为2×10^16cm^-3。我们之所以能够实现迄今为止被认为很困难的p型转换，被认为是因为重复的温度调制方法提高了高氮掺杂薄膜的晶体质量。这种 p 型氧化锌沉积在 n 型氧化锌薄膜上以形成 pn 结。电流-电压特性的评价显示出非线性。此时，观察到由于电流注入而发光。这些结果发表在[Nature Materials, 4, 42 (2005).]上。此外，器件结构得到改进，观察到更清晰的蓝光发射。使用氧化锌的 pn 结发出电流注入蓝光是以前从未见过的，我们相信这一结果将为未来的实际应用打开大门。