可視短波長レーザ用新材料(Zn,Hg)(S,Se)のエピタキシャル成長と評価

可见短波长激光器新材料（Zn、Hg）（S、Se）的外延生长和评估

基本信息

批准号：
06750011
负责人：
原和彦
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

青緑色半導体レーザの大幅な特性改善を目指して、新たにGaAsと格子整合するZnHgSSeを活性層とする無歪みの素子構造を提案し、この新材料のエピタキシャル成長技術の開発と基礎物性の解明について成果を得た。主要な結果を以下にまとめる。1.原料として単体のZn,HgおよびH_2Seを用いる分子線エピタキシ-(MBE)により、GaAs基板上へのZn_<1-X>Hg_XSe(x=0-0.14)のエピタキシャル成長に初めて成功した。基板温度を170℃と一定にした場合、Hg組成はHg/ZnおよびH_2Se/Znの両ビーム強度比に依存した。これらの傾向から、元来付着係数がZnに比較して著しく低いHgの膜中への取込みの機構を検討した。現時点では、成長表面上におけるZn-Se結合の形成に寄与しない過剰なSe原子が重要な役割を果たしており、Hg原子がこのようなSe原子とHg-Se結合を形成することによってHgの取込みが促進されると推測している。2.Zn_<1-X>Hg_XSe膜は、室温および35Kにおいて単一の幅の広い発光バンドからなるフォトルミネッセンスを示した。Hg組成の増加に従ってそのピーク位置は低エネルギー側に急速にシフトし、室温においてx=0-0.06というわずかなHg組成で全可視域の発光を得ることができた。さらに、励起スペクトルからこれらの発光がバンド端を起源としていることを明らかにし、このHg化合物が発光材料として優れた特性を有することを指摘した。3.原料としてZn,Hg,SeおよびZnSを用いるMBEにより、ZnHgSSe4元混晶のエピタキシャル成長に初めて成功した。この混晶ついて、格子定数を一定に保ちつつ禁制帯幅を変化させることが可能であることを明らかにし、ZnHgSSeから構成される格子整合したヘテロ接合をGaAs基板上に形成できることを示した。

为了显着改善蓝绿光半导体激光器的特性，我们提出了一种新的无应变器件结构，其有源层为与GaAs晶格匹配的ZnHgSSe，在外延生长技术的开发和阐明我了解了这种新材料的基本物理特性。主要结果总结如下。 1.我们首次以简单的Zn、Hg和H_2Se为原料，通过分子束外延（MBE）在GaAs衬底上外延生长Zn_<1-X>Hg_XSe（x=0-0.14）。当衬底温度恒定在170℃时,Hg的组成取决于Hg/Zn和H_2Se/Zn的光束强度比。基于这些趋势，我们研究了汞掺入薄膜的机制，该薄膜最初的粘附系数明显低于锌。目前，对生长表面上的 Zn-Se 键的形成没有贡献的过量 Se 原子发挥着重要作用，并且我认为与此类 Se 原子形成 Hg-Se 键的 Hg 原子会阻止 Hg 的吸收。晋升。 2.Zn_<1-X>Hg_XSe薄膜在室温和35K下表现出由单一宽发射带组成的光致发光。随着Hg组成的增加，峰位置迅速向低能量侧移动，并且可以在室温下以x=0-0.06的小Hg组成获得整个可见光范围内的发光。此外，他们从激发光谱中揭示出这些发射源自能带边缘，并指出这种汞化合物作为发光材料具有优异的性能。 3.首次以Zn、Hg、Se、ZnS为原料，采用MBE法成功实现了ZnHgSSe四元混晶的外延生长。我们发现可以在保持晶格常数恒定的同时改变这种混合晶体的禁带宽度，并表明可以在 GaAs 衬底上形成由 ZnHgSSe 制成的晶格匹配异质结。