電子活性ハライドマテリアルズ・サイエンスの黎明

电活性卤化物材料科学的曙光

• 批准号: 21656164
• 负责人: 小俣 孝久
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21656164/
• 关键词: ワイドバンドギャップ半導体; フッ化物; 深紫外光; 透明電極

本年度は電子ビーム蒸着法によるZnF_2薄膜の作製を検討した。市販されている各種の無水ZnF_2を購入し、粉末XRDにより解析したところ、Zn(OH)Fを含むものが見出された。Zn(OH)Fを不純物として含むものは、焼結時の脱水により酸化亜鉛を生成し純粋なフッ化物とはならなかった。市販試薬の中から純粋なZnF_2であるものを選択し、ベース圧力3×10^<-6>Paの真空下で焼結することで、酸化亜鉛を含まないZnF_2を作製した。得られた焼結体を蒸着源として、ベース圧力9×10^4Pa以下の真空中で電子ビーム蒸着した。基板にはSiO_2ガラス,(0001)面(c面)および(1120)面(a面)サファイア単結晶を使用した。SiO_2ガラスおよびa面サファイア基板では無配向の、c面サファイア基板では(100)配向のルチル型ZnF_2薄膜が得られた。(100)配向膜は酸素の六方最密面であるサファイアc面上に、ルチル構造のフッ素の立方最密面(a面)がエピタキシャル成長した結果であることが明らかとなった。AFMによる観察から、いずれの膜も10～50nmの粒子からなり、rmsで1～2nmの非常に平坦な膜であることが示された。光透過スペクトルの測定により、近赤外から紫外線の非常に広い領域で透明な薄膜であることが示された。真空紫外領域での透過スペクトルの測定から、バンドギャップは約6.7eVであることが明らかとなった。蒸着源に5at%のAIF3の添加したZnF_2を使用することで、キャリア電子のドーピングを試みたが、明らかな伝導性の増大は確認できなかった。XRD、EDXによりAlのZnF_2中への固溶は確認されており、導入された電子は何らかの欠陥にトラップされ、キャリアを生成していないと推察した。真空中でのアニールなどによるドーパントの活性化が必要である。H^+のイオン注入によるキャリアドープも試みたが、伝導性の大きな変化は認められなかった。

今年，我们研究了电子束蒸发法生产 ZnF_2 薄膜。当我们购买各种类型的市售无水ZnF_2并使用粉末XRD对其进行分析时，我们发现其中一些含有Zn(OH)F。含有Zn(OH)F杂质的物质在烧结时脱水生成氧化锌，并未成为纯氟化物。我们从市售试剂中选择纯ZnF_2，在3×10^-6Pa的基础压力下真空烧结，制备出不含氧化锌的ZnF_2。使用所获得的烧结体作为沉积源，在9×10^4Pa以下的基础压力的真空中进行电子束蒸发。使用的衬底是SiO_2玻璃和(0001)(c面)和(1120)(a面)蓝宝石单晶。在SiO_2玻璃和a面蓝宝石衬底上得到了无取向的金红石型ZnF_2薄膜,在c面蓝宝石衬底上得到了(100)取向的金红石型ZnF_2薄膜。研究表明，(100)取向薄膜是在蓝宝石c面上外延生长具有金红石结构的氟立方密排面(a面)的结果，蓝宝石c面是六方密排晶体。氧气平面。 AFM观察表明，所有薄膜均由10至50 nm的颗粒组成，并且是均方根为1至2 nm的非常平坦的薄膜。光学透射光谱的测量表明该薄膜在从近红外到紫外的很宽范围内是透明的。真空紫外区透射光谱的测量表明带隙约为6.7 eV。尝试通过使用掺杂有5at%AlF3的ZnF_2作为沉积源来掺杂载流子电子，但不能证实电导率有明显增加。通过XRD和EDX证实Al在ZnF_2中固溶,推测引入的电子被某种缺陷捕获而没有产生载流子。需要通过真空退火等来活化掺杂剂。我们还尝试通过H^+离子注入进行载流子掺杂，但没有观察到电导率的显着变化。