ワイドギャップ半導体SiCへの新しい青色発光中心の添加と発光過程の解明

宽禁带半导体SiC中添加新的蓝色发光中心并阐明发光过程

基本信息

批准号：
05750041
负责人：
木本恒暢
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kyoto 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：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、SiC単結晶に新しい青色発光中心を添加して、その発光過程の解明を行う、青色発光の効率向上を目指した基礎データを得た。以下に本研究で得られた主な結果をまとめる。1.SiC結晶への発光中心のド-ピング(1)SiC{001}面から数度のオフアングルを有する基板を用いることによって、CVD法による高品質SiCのホモエピタキシャル成長に成功した。(2)CVD成長中に、発光中心となる原子(Ga、Ti)を含む有機金属や塩化物を添加することにより、制御性の高いド-ピング技術を確立した。(3)発光中心原子の成長層中への取り込み効率は基板面極性に強く依存し、SiC(0001)Si面上の方が、(0001)C面より1〜2桁程度取り込み効率が高い。したがって、10^<18>cm^<-3>程度のド-ピングを行うためには、Si面を用いるのが有効である。2.発光スペクトルの分析と発光過程の解明(1)N、およびGaをドープしたSiCのフォトルミネセンス分析から、Gaが深いアクセプタとして働き、10〜100Kの低温で強いD-A(NドナーGaアクセプタ)ペア発光を示すことを明らかにした。発光スペクトルのピーク位置は2.9eV(430nm)付近であり、Gaは紫青色の発光中心として有望である。(2)Gaドープ成長層のフォトルミネセンスは、100K以上の高温でD-Aペア発光から自由電子-アクセプタ発光の過程に遷移する。このスペクトルの分析から、Gaアクセプタの準位が267meVであることを明らかにした。(3)Tiドープ成長層は2.79eV(444nm)に零フォノンピークを持つ青色フォトルミネセンスを示す。このピークの温度依存性、励起強度依存性、時間分解分析によって、TiがSiC中で等電子トラップとして作用することを示した。また、励起子の束縛エネルギーが475meVと大きいことが判明した。今後は、発光デバイスの製作や、他の材料とのヘテロ接合の活用が必要である。

在这项研究中，我们通过在SiC单晶中添加新的蓝光发射中心并阐明发光过程，获得了旨在提高蓝光发射效率的基础数据。本研究获得的主要结果总结如下。 1. SiC晶体中发光中心的掺杂 (1) 通过使用与SiC{001}面有几度斜角的衬底，我们成功地通过CVD法同质外延生长了高质量的SiC。 (2)通过在CVD生长过程中添加有机金属和含有原子(Ga、Ti)的氯化物作为发光中心，建立了高度可控的掺杂技术。 (3) 发光中心原子掺入生长层的效率强烈依赖于衬底表面的极性，SiC(0001)Si平面上的掺入效率比(0001)Si平面上的掺入效率大约高1到2个数量级。 0001) C 平面。因此，使用Si面实现约10^<18>cm^-3>的掺杂是有效的。 2. 发射光谱分析及发射过程的阐明 (1) 掺杂 N 和 Ga 的 SiC 的光致发光分析表明，Ga 在 10 至 100K 的低温下充当深受体，并具有强 D-A（N 供体 Ga 受体）。据透露，它表现出配对发光。发射光谱的峰值位置在2.9eV（430nm）附近，Ga有望作为紫蓝色发射中心。 (2)在100K以上的高温下，Ga掺杂生长层的光致发光从D-A对发射转变为自由电子受体发射。对该光谱的分析表明Ga受体能级为267meV。 (3)掺钛生长层表现出蓝色光致发光，在2.79eV（444nm）处具有零声子峰。该峰的温度依赖性、激发强度依赖性和时间分辨分析表明，Ti 在 SiC 中充当等电子陷阱。此外，发现激子的结合能高达475meV。未来，需要制造发光器件并利用与其他材料的异质结。