JPH01233731A - Ｐ型ＺｎＳｅの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｋ）　　＃Ｅ業上の利用分野 本発明ｉＰ型Ｚｎ５ｅの製造方法に関する。

（ロ）従来の技術 Ｚｎ５ｅ（ジンクセレン〕化合物半導体は室温で約２．
７ｅＶのバンドギャップ１１：Ｗすることから背色発光
素子材料として有望視されているものの未だ実用化には
至、ていない。その原因として、従来Ｚｎ５ｅ単結晶の
成長に用いらｎていた高圧溶融法等のような熱平衡を用
−九成長法では、高温での結晶成長のため、成長中にｎ
型さらにはＰ型不純物が残留不純物として取り込まｎ％
層線純度結晶が得にくい。ｉ友、化学的を論比からのズ
レによ、で生じる空孔あるいは空孔を含む複合物などＫ
よる内因性の欠陥発生等にエフ自己補償効果がもたらさ
れ、成長後の結晶はｎ型のものしか得られなか、次。

また、蒸気圧制御温度差法にエフＰ型Ｚｎ５ｅが形成で
きたという報告（Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、５９゜（１
９８６）２２５６−２２５８）があるが、この方法では
再現性良く結晶成長を行うことに困雌で、この報告が発
表さｎ＋にもかかわらず、未だ実用化されていな＾のが
現状である。

近年、結晶成長中での残留不純物を極力抑制すると共に
自己補償効果の発生をできるだけ少なくすることが可能
な低１結晶成長法として、有機化合物を用いた気相成長
法（ｕｏｃｖｏ　）や分子線エピタキシャル成長法（Ｍ
ＢＥ）が注目されている。

特にＭＢＥ法では、１０４ｇ副以上の比抵抗を持つ高純
度のアンドープＺｎ５ｅ単結晶が得られている。またそ
の低温フォトルミネッセンスによる光学的特性評価にお
いても、不純物の混入を示す束縛励起子による発光及び
欠陥等による深い準位からの発光は蓮めて弱く、自白励
起子による発光が主体である高純度で結晶性の５ｎたも
のが得られてＬＱる。

また、特開昭６２−７９６３０号公報に酷示されている
如（、ＭＢＥ法によるＺｎＢｅ単結晶の成長の際にアク
セプタとなるＰを添加した場合に２いても、深い準位か
らの発光を有さず彎色発光カＥＩＴ　ＭＩ　ｆｔアクセ
プタレベルを有する結晶性の良いＰ型Ｚｎ５ｅ単結晶が
得られている。

Ｃ／ｆ　　発明が解決しようとする課題しかし乍ら、特
開昭６２−７９６３０号公報の方法で形成したＺｎ５ｅ
単結晶では、その低温フォトルミネッセンスによる光学
的特性から・アクセプタレベルに束縛された励起子によ
る発光＜工ｒ）が得られ、アクセプタレベルが形成され
てｈることが確認されるものの、ドナーレベルに束外さ
れ九励起子による発光（工２〕も顕著に現わｎておジ、
材料中に微量に含まｎていたドナー不純物がＺｎ５ｅ単
ａ′晶中に多（取シ込まｎていることを示している。即
ち斯るＺｎ５ｅ単結晶はアクセプタレベルのみならずド
ナーレベルも多く形成さｎているため半導体としてのＰ
型特注が弱いという欠点ｔ■する。

し友がつて本発明は、ドナー不純物の取り込みを極力抑
え、アクセプタによる発光のみを有するＰ型ｚｎＳｅ＄
結晶の製造方法を提供するものである。

に）課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決丁べ（、Ｚｎが灰分子線とし
て飛翔せしめＺ　ｎ　Ｓ　ｅ　ｆｔｉ長する方法におイ
テ、上記Ｌ　ｉ−セル（ＤｍＥｔｋ３８０で以ｒとし九
ことを特徴とする。

Ｇ＃作用 Ｌｉセルの温度を抑え、ＬＬの分子線強度を極力弱くす
ることによ、て、Ｌｌに伴、て飛翔するドナー不純物が
大幅に抑えらｎる。

（へ）実施例 ＭＢＥ法を用いてＺｎ５ｅを成長させる条件は、基板と
してＣａＡｓ（１００）を用い、化学的に結晶表面を清
浄化したのち、ＭＢＥ装置の成長室へ基板を挿入する。

このときの成長室の真空度は１０　　”Ｔｏｒｒ以下の
超高真空に保持されている。Ｐ型Ｚｎ５ｅ単結晶の形成
に用いるソース材料としては純度が６　ＮＯＺ　ｎ、　
６　Ｎ（ＤＳ　ｅ　１！：用い。

アクセプタ不純物材料として純度３Ｎ以上のＬｌを用い
る。斯るアクセプタ不純物のＬｌは１分子線強度が弱く
てもＺｎ５ｅ中に充分の量が取り込まれる性質を持つ。

Ｚｎ５ｅ単結晶の成長には、成長削にＧＩＬＡＩ基板を
６２０℃で２０分間保持し％結晶表面を清浄化したのち
、Ｚｎ５ｅ４１４＠晶が成長する＠度。

例えば約３２０℃まで降下させる。久いで、上記Ｚｎン
ース材料を収納したＺｎセルを約３００℃。

上記Ｓｅソース材料を収納したＳｅセルを約１９０℃、
上記Ｌ！ソース材料を収納したＬｉセルを過剰ドープに
よって、Ｚｎ５ｅの結晶性を損わない３８０℃以下、例
えば約３００℃にそ几ぞれ保持し、Ｚｎ、Ｓｅ及びムｌ
をそｎぞれ分子線状にしてＧａＡｌ１１板に到達させる
とＺｎ５ｅがＧａＡＩＢ基板上にエピタキシャル成長す
る。

第１図は祈る成長条件で形成したＺｎ５ｓ単紬晶の１ａ
Ｋにおける低温フォトルミネッセンスを示し、ｒｋＪ中
工？はアクセプタに束縛された励起子から発する波長４
４４．２ｎｍの光、Ｆ−Ｂｉアクセプタレベルにより発
する波長４５７、Ｂｎｍの光である。これらから、上記
成長しｆｃＺｎＳｅ￥Ｌ結晶中に浅いアクセプタレベル
に；ＦｆするＰＱ領領域存在することが確認でき、その
エネルギレベルは各発光のａ長から約１１２ｍ・Ｖであ
る。　また。

図中ＦＥはアクセプタあるいにドナーに全く束縛されな
い励起子、所謂自由励起子により発する波長４４２．４
ｎｍの光、Ｄ−、−Ａはドナー・アクセグタ対により発
する波長４５９．５　ｎｍの元である。ここで注目すべ
き点は、先行技術の）λトルミ不ツセンスで現われてい
友、ドナーに束縛された励起子から発する工２発光が全
く見らｎないことである。これＨＺ　ｎ　Ｓ　ｅ中にド
ナー不純物がほとんど取り込まれていないことを意味す
る。卯ち、Ｌｉセル温度３００℃でのＬｌの分子線強度
は測定器の検出限界以下の値をとるほど弱いため、従来
材料中に極微置台まれ、アクセデタ不純物の飛翔に伴い
Ｚｎ５ｅ中に取り込まｎてい九ドナー不純物の１が大幅
に抑えられ九ものと考えらｎる。ただし、（８）中Ｄ−
Ａ発党に係るドナーレベルが確認さｎるが、こｎは烙子
間に侵入したＬｌによって形成されたもので、発光強度
としても工〒と戟べ極弱いものである。また図に示して
いないが４８０ｎｍ以上の波長を有する光はほとんど観
察さｎず、Ｌｉドー１による深い準位の発生が抑止さｎ
ていることも確認された。

第２（２）はＬｉセルの温度と、上紀工〒及びＦ−Ｂの
発光強度との関係を表し友ものである。図より明らかな
如（、Ｉ〒の強度はＬｉセル温度が３３０℃以上になる
と低下していき、Ｆ−８の強度に３３０℃程度で最大と
なっている。こｒｔは、Ｌｉセル温度が高くなると、Ｌ
ｌの分子Ｍｇ１度が強くなり、Ｚｎ５ｅ＄結晶に取り込
まｎる量が過剰になる九め、Ｚｎ５ｅの結晶性が劣化し
ていき。

発光強度が低下するものである。したがって。

Ｌｉミセル度は約３８０℃以下が適当であり、この範囲
では第１因と同様な順向を示すフォトルミネッセンスが
得らｎる。

（ト］発明の効果 本発明は上述の説明から明らかな如く、アクセデタ不純
物としてＺｎ５ｅに取り込まれやすいＬｌｆｔ用い、Ｌ
ｉセル温度を低くしてＬｉの分子線強度を極力弱くする
ことによ、て、従来材料中に極微置台まれ、アクセプタ
レベルに伴、てＺｎ５ｓ中に取り込ｔｎていたドナー不
純物を極力抑えることができる。し九が、て本発明によ
れば浅いアクセプタレベルを有し、青色発光材料として
好適なＰ型Ｚｎ５ｅを成長可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明製造方法で形成し九ＺｎＳｅ単結晶の低
温フォトルミネッセンスを示す特ｅ：面、第２肉はＬｉ
セル温度に対する工〒発光、　Ｆ−Ｂ発光の強度を示す
特注図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｚｎが収納されたＺｎセル、Ｓｅが収納されたＳ
   ｅセル、及びＬｉが収納されたＬｉセルを準備し、上記
   各セルより各収納材料を分子線として飛翔せしめＺｎＳ
   ｅを成長する方法において、上記Ｌｉセルの温度を３８
   ０℃以下としたことを特徴とするＰ型ＺｎＳｅの製造方
   法。