JPH09289217A - ＣｄＴｅ薄膜の成膜方法 - Google Patents
ＣｄＴｅ薄膜の成膜方法Info
- Publication number
- JPH09289217A JPH09289217A JP8101060A JP10106096A JPH09289217A JP H09289217 A JPH09289217 A JP H09289217A JP 8101060 A JP8101060 A JP 8101060A JP 10106096 A JP10106096 A JP 10106096A JP H09289217 A JPH09289217 A JP H09289217A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cdte
- thin film
- torr
- cdte thin
- band gap
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- Pending
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣｄＴｅ本来のバンドギャッブである１．４
４ｅＶよりも広いバンドギャップを有するＣｄＴｅ薄膜
を提供することにある。 【解決手段】 ＣｄＴｅのスパッタリングにおいて、雰
囲気ガスにＡｒとＮ2の混合ガスを用い、該混合ガスの
体積比Ｎ2／（Ａｒ＋Ｎ2）（以後、混合比と呼ぶ）を０
を越え０．８以下とし、雰囲気ガスの圧力を２×１０-4
Ｔｏｒｒ以上、１×１０-3Ｔｏｒｒ以下としてスパッタ
リングを行う。
４ｅＶよりも広いバンドギャップを有するＣｄＴｅ薄膜
を提供することにある。 【解決手段】 ＣｄＴｅのスパッタリングにおいて、雰
囲気ガスにＡｒとＮ2の混合ガスを用い、該混合ガスの
体積比Ｎ2／（Ａｒ＋Ｎ2）（以後、混合比と呼ぶ）を０
を越え０．８以下とし、雰囲気ガスの圧力を２×１０-4
Ｔｏｒｒ以上、１×１０-3Ｔｏｒｒ以下としてスパッタ
リングを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタリング法を
用いたＣｄＴｅ薄膜の成膜方法に関する。
用いたＣｄＴｅ薄膜の成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】２−６族化合物半導体材料は、一般に直
接遷移型であり、そのバンドギャップも広範囲（−０．
１６〜３．６６ｅＶ）に渡るため、赤外から近紫外まで
の波長範囲における光エレクトロニクス用材料として期
待されている。中でもＣｄＴｅは、ｐ、ｎ制御可能な唯
一の２−６族化合物半導体材料であり、かつ原子量の大
きな元素を含むことから、医療用Ｘ線、ガンマ線の検出
器などに応用されている。また、赤外線検出器用材料で
あるＨｇ1-xＣｄxＴｅ（以下、ＭＣＴと呼ぶ）のエピタ
キシャル成長用基板としても用いられる重要な材料であ
る。
接遷移型であり、そのバンドギャップも広範囲（−０．
１６〜３．６６ｅＶ）に渡るため、赤外から近紫外まで
の波長範囲における光エレクトロニクス用材料として期
待されている。中でもＣｄＴｅは、ｐ、ｎ制御可能な唯
一の２−６族化合物半導体材料であり、かつ原子量の大
きな元素を含むことから、医療用Ｘ線、ガンマ線の検出
器などに応用されている。また、赤外線検出器用材料で
あるＨｇ1-xＣｄxＴｅ（以下、ＭＣＴと呼ぶ）のエピタ
キシャル成長用基板としても用いられる重要な材料であ
る。
【０００３】通常、ＣｄＴｅのバンドギャッブは１．４
４ｅＶであるが、ＣｄＴｅのＣｄをＨｇで置換したＭＣ
ＴはＣｄの組成ｘを変化させることによって、バンドギ
ャッブを０〜１．４４ｅＶまで連続的に変化させること
ができる。そのためＭＣＴを赤外線検出器用センサとし
て用いた場合には、赤外線に対する応答波長域を広範囲
に選択できるという利点を有する。さらに、光に対する
吸収係数が大きいので検出素子を薄膜化することがで
き、平面上に多数の微小な素子をニ次元的に配置する構
造化が容易であるなどの利点を有する。
４ｅＶであるが、ＣｄＴｅのＣｄをＨｇで置換したＭＣ
ＴはＣｄの組成ｘを変化させることによって、バンドギ
ャッブを０〜１．４４ｅＶまで連続的に変化させること
ができる。そのためＭＣＴを赤外線検出器用センサとし
て用いた場合には、赤外線に対する応答波長域を広範囲
に選択できるという利点を有する。さらに、光に対する
吸収係数が大きいので検出素子を薄膜化することがで
き、平面上に多数の微小な素子をニ次元的に配置する構
造化が容易であるなどの利点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、ＭＣＴ
によりＣｄＴｅのバンドギャッブを１．４４ｅＶより狭
くすることは可能である。しかし、逆にバンドギャップ
を広げる有効な手段はない。仮に、ＣｄＴｅのバンドギ
ャッブを広げ、可視領域でバンドギャッブ調整が可能に
なれば、ＣｄＴｅが容易にｐ、ｎ制御可能であること、
ＣｄＴｅ自体でｐ−ｎ接合が構成できることから、太陽
電池やＬＥＤ等の光デバイスの用途が開けることにな
る。
によりＣｄＴｅのバンドギャッブを１．４４ｅＶより狭
くすることは可能である。しかし、逆にバンドギャップ
を広げる有効な手段はない。仮に、ＣｄＴｅのバンドギ
ャッブを広げ、可視領域でバンドギャッブ調整が可能に
なれば、ＣｄＴｅが容易にｐ、ｎ制御可能であること、
ＣｄＴｅ自体でｐ−ｎ接合が構成できることから、太陽
電池やＬＥＤ等の光デバイスの用途が開けることにな
る。
【０００５】本発明の目的は、ＣｄＴｅ本来のバンドギ
ャッブである１．４４ｅＶよりも広いバンドギャップを
有するＣｄＴｅ薄膜を提供することにある。
ャッブである１．４４ｅＶよりも広いバンドギャップを
有するＣｄＴｅ薄膜を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】通常、ＣｄＴｅ薄膜をス
パッタリング法により成膜する際には、Ａｒガスを雰囲
気ガスとして用いている。ところが、本発明者がＣｄＴ
ｅ薄膜のスパッタリング条件について鋭意研究したとこ
ろ、ＡｒとＮ2の混合ガスを雰囲気ガスに用いるとＣｄ
Ｔｅのバンドギャップが変化することを見出したのであ
る。
パッタリング法により成膜する際には、Ａｒガスを雰囲
気ガスとして用いている。ところが、本発明者がＣｄＴ
ｅ薄膜のスパッタリング条件について鋭意研究したとこ
ろ、ＡｒとＮ2の混合ガスを雰囲気ガスに用いるとＣｄ
Ｔｅのバンドギャップが変化することを見出したのであ
る。
【０００７】本発明は、ＣｄＴｅのスパッタリングにお
いて、雰囲気ガスにＡｒとＮ2の混合ガスを用い、該混
合ガスの体積比Ｎ2／（Ａｒ＋Ｎ2）（以後、混合比と呼
ぶ）を０を越え０．８以下とし、雰囲気ガスの圧力を２
×１０-4Ｔｏｒｒ以上、１×１０-3Ｔｏｒｒ以下として
スパッタリングするものであり、上記条件によりスパッ
タリングすることで、ＣｄＴｅ薄膜のバンドギャッブを
１．４４〜約３．５ｅＶの範囲内で調整できるのであ
る。
いて、雰囲気ガスにＡｒとＮ2の混合ガスを用い、該混
合ガスの体積比Ｎ2／（Ａｒ＋Ｎ2）（以後、混合比と呼
ぶ）を０を越え０．８以下とし、雰囲気ガスの圧力を２
×１０-4Ｔｏｒｒ以上、１×１０-3Ｔｏｒｒ以下として
スパッタリングするものであり、上記条件によりスパッ
タリングすることで、ＣｄＴｅ薄膜のバンドギャッブを
１．４４〜約３．５ｅＶの範囲内で調整できるのであ
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】理由は定かでないが、スパッタリ
ングによるＣｄＴｅ薄膜の成膜の際に、混合比が０〜
０．８のＡｒ−Ｎ2混合ガスを雰囲気ガスに用いると、
バンドギャッブが１．４４〜約３．５ｅＶの範囲で変化
するのである。このときＣｄＴｅ薄膜の色調は、混合比
が増えるに従い、ＣｄＴｅ本来の色調である黒銀色か
ら、透明な臙脂色、透明な黄色を経て無色透明まで変化
する。バンドギャッブの値は、雰囲気ガスの圧力と混合
比を決定すれば一義的に決定されるので、雰囲気ガスの
圧力を一定とすれば、混合比、つまりＮ2混合量を管理
することでバンドギャッブの値が調整できるのである。
ングによるＣｄＴｅ薄膜の成膜の際に、混合比が０〜
０．８のＡｒ−Ｎ2混合ガスを雰囲気ガスに用いると、
バンドギャッブが１．４４〜約３．５ｅＶの範囲で変化
するのである。このときＣｄＴｅ薄膜の色調は、混合比
が増えるに従い、ＣｄＴｅ本来の色調である黒銀色か
ら、透明な臙脂色、透明な黄色を経て無色透明まで変化
する。バンドギャッブの値は、雰囲気ガスの圧力と混合
比を決定すれば一義的に決定されるので、雰囲気ガスの
圧力を一定とすれば、混合比、つまりＮ2混合量を管理
することでバンドギャッブの値が調整できるのである。
【０００９】混合比が０．８を越えると、色調が無色透
明から灰色に急変し、バンドギャップが不安定になる現
象がみられる。このバンドギャップの不安定化現象は、
雰囲気ガス圧力が２×１０-4Ｔｏｒｒ程度の場合には、
混合比が０．８程度で生じるが、雰囲気ガスの圧力が高
くなるに従い、混合比が少ない場合でも発生する。
明から灰色に急変し、バンドギャップが不安定になる現
象がみられる。このバンドギャップの不安定化現象は、
雰囲気ガス圧力が２×１０-4Ｔｏｒｒ程度の場合には、
混合比が０．８程度で生じるが、雰囲気ガスの圧力が高
くなるに従い、混合比が少ない場合でも発生する。
【００１０】雰囲気ガス圧力は、２×１０-4Ｔｏｒｒ未
満の場合はバンドギャッブ拡大効果が殆ど得られず、１
×１０-3Ｔｏｒｒを越えてしまうとグロー放電が安定せ
ず、安定した成膜が行えない。
満の場合はバンドギャッブ拡大効果が殆ど得られず、１
×１０-3Ｔｏｒｒを越えてしまうとグロー放電が安定せ
ず、安定した成膜が行えない。
【００１１】上記のスパッタリングにおけるＣｄＴｅ薄
膜のバンドギャップの調整は、直流二極、高周波、マグ
ネトロン及びイオンビームスパッタリング等の種々のス
パッタリング装置で実現することができる。
膜のバンドギャップの調整は、直流二極、高周波、マグ
ネトロン及びイオンビームスパッタリング等の種々のス
パッタリング装置で実現することができる。
【００１２】
（実施例１）以下、本発明の実施例を図１および図２を
用いて説明する。
用いて説明する。
【００１３】図２はスパッタリング装置の該略図である
が、真空容器１には該容器１内を所定の真空度とするた
めの真空ポンプ２とＡｒガス導入管３とＮ2ガス導入管
４が接続されている。該真空容器１内には、被コーティ
ング材であるガラス基板５を保持するための回転機構を
有する基板ホルダー６、イオン源７、ＣｄＴｅターゲッ
ト９および該ターゲットを保持するターゲットホルダー
８が設置されており、該イオン源７からのイオンビーム
は、該ターゲット９の中央部分に集中し、周辺部には照
射されないよう設計されている。なお本実施例では、Ｃ
ｄＴｅターゲット９に５Ｎ程度に高純度化されたものを
用いた。
が、真空容器１には該容器１内を所定の真空度とするた
めの真空ポンプ２とＡｒガス導入管３とＮ2ガス導入管
４が接続されている。該真空容器１内には、被コーティ
ング材であるガラス基板５を保持するための回転機構を
有する基板ホルダー６、イオン源７、ＣｄＴｅターゲッ
ト９および該ターゲットを保持するターゲットホルダー
８が設置されており、該イオン源７からのイオンビーム
は、該ターゲット９の中央部分に集中し、周辺部には照
射されないよう設計されている。なお本実施例では、Ｃ
ｄＴｅターゲット９に５Ｎ程度に高純度化されたものを
用いた。
【００１４】次に、ＣｄＴｅ薄膜の成膜について以下に
示す。
示す。
【００１５】まず、一辺５ｃｍ、厚さ３ｍｍのガラス基
板５をアセトンを用いて超音波洗浄した後、基板ホルダ
ー６に保持した。その後真空ポンプ２を作動させて真空
容器１内を１×１０-6Ｔｏｒｒまで排気し、ターゲット
９表面にイオン源７からＡｒイオンビームを照射し、予
め表面のクリーニングを行った。
板５をアセトンを用いて超音波洗浄した後、基板ホルダ
ー６に保持した。その後真空ポンプ２を作動させて真空
容器１内を１×１０-6Ｔｏｒｒまで排気し、ターゲット
９表面にイオン源７からＡｒイオンビームを照射し、予
め表面のクリーニングを行った。
【００１６】次に、Ａｒガス導入管３とＮ2ガス導入管
４から真空容器１内にＡｒとＮ2を導入し、雰囲気ガス
圧力を２×１０-4Ｔｏｒｒとし、ＡｒとＮ2の混合イオ
ンビームをイオン源７から３ｋＶ、１．１ｍＡ／ｃｍ2
の条件でターゲット上に照射し、ガラス基板５上にＣｄ
Ｔｅ薄膜を成膜した。
４から真空容器１内にＡｒとＮ2を導入し、雰囲気ガス
圧力を２×１０-4Ｔｏｒｒとし、ＡｒとＮ2の混合イオ
ンビームをイオン源７から３ｋＶ、１．１ｍＡ／ｃｍ2
の条件でターゲット上に照射し、ガラス基板５上にＣｄ
Ｔｅ薄膜を成膜した。
【００１７】ＣｄＴｅ薄膜の成膜は、ＡｒとＮ2の混合
比を０〜０．９の範囲で変化させて行った。各成膜にお
けるスパッタレートは、ＡｒとＮ2の混合比により変化
するが、最終の膜厚は全ての混合比において３μｍに統
一した。なお、成膜時の基板温度は最高で６５℃であっ
た。
比を０〜０．９の範囲で変化させて行った。各成膜にお
けるスパッタレートは、ＡｒとＮ2の混合比により変化
するが、最終の膜厚は全ての混合比において３μｍに統
一した。なお、成膜時の基板温度は最高で６５℃であっ
た。
【００１８】以上のように作製したＣｄＴｅ薄膜のバン
ドギャッブは、分光光度測定により各波長に対する透過
光の強度を求め、その吸収端の位置から求めた。その結
果を図１に示す。図１より、雰囲気ガス圧力を２×１０
-4Ｔｏｒｒとした場合、混合比Ｎ2／（Ａｒ＋Ｎ2）が０
〜０．８の範囲内で、可視領域に対応したバンドギャッ
ブの調整が可能であった。
ドギャッブは、分光光度測定により各波長に対する透過
光の強度を求め、その吸収端の位置から求めた。その結
果を図１に示す。図１より、雰囲気ガス圧力を２×１０
-4Ｔｏｒｒとした場合、混合比Ｎ2／（Ａｒ＋Ｎ2）が０
〜０．８の範囲内で、可視領域に対応したバンドギャッ
ブの調整が可能であった。
【００１９】（実施例２）ＣｄＴｅ薄膜成膜時の雰囲気
ガス圧力を４×１０-4Ｔｏｒｒとした以外は、実施例１
と同様にしてＣｄＴｅ薄膜の成膜を行った。実施例１と
同様の方法により測定したＣｄＴｅ薄膜のバンドギャッ
プを図１に示すが、実施例１同様、可視域でバンドギャ
ップ調整が可能であった。
ガス圧力を４×１０-4Ｔｏｒｒとした以外は、実施例１
と同様にしてＣｄＴｅ薄膜の成膜を行った。実施例１と
同様の方法により測定したＣｄＴｅ薄膜のバンドギャッ
プを図１に示すが、実施例１同様、可視域でバンドギャ
ップ調整が可能であった。
【００２０】（比較例）ＣｄＴｅ薄膜成膜時の雰囲気ガ
ス圧力を１×１０-4Ｔｏｒｒとした以外は、実施例１と
同様にしてＣｄＴｅ薄膜を成膜した。実施例１と同様の
方法により測定したＣｄＴｅ薄膜のバンドギャップを図
１に示すが、混合比を変化させても殆どバンドギャップ
が変化しなかった。
ス圧力を１×１０-4Ｔｏｒｒとした以外は、実施例１と
同様にしてＣｄＴｅ薄膜を成膜した。実施例１と同様の
方法により測定したＣｄＴｅ薄膜のバンドギャップを図
１に示すが、混合比を変化させても殆どバンドギャップ
が変化しなかった。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明を用いることによ
りＣｄＴｅ薄膜のバンドギャッブをＣｄＴｅ本来のバン
ドギャッブである１．４４ｅＶより広げ、可視領域でバ
ンドギャッブの調整が可能となった。ＣｄＴｅは容易に
ｐ、ｎ制御でき、かつＣｄＴｅ自体でｐ−ｎ接合が構成
できるため、太陽電池やＬＥＤ等の光デバイスに本発明
のＣｄＴｅ薄膜は利用できる。
りＣｄＴｅ薄膜のバンドギャッブをＣｄＴｅ本来のバン
ドギャッブである１．４４ｅＶより広げ、可視領域でバ
ンドギャッブの調整が可能となった。ＣｄＴｅは容易に
ｐ、ｎ制御でき、かつＣｄＴｅ自体でｐ−ｎ接合が構成
できるため、太陽電池やＬＥＤ等の光デバイスに本発明
のＣｄＴｅ薄膜は利用できる。
【図１】雰囲気ガス圧力および混合比を変化させたとき
のＣｄＴｅ薄膜のバンドギャッブを示す図である（黒
丸：雰囲気ガス圧力を４×１０-4Ｔｏｒｒとした場合、
白丸：雰囲気ガス圧力を２×１０-4Ｔｏｒｒとした場
合、黒四角：雰囲気ガス圧力を１×１０-4Ｔｏｒｒとし
た場合）。
のＣｄＴｅ薄膜のバンドギャッブを示す図である（黒
丸：雰囲気ガス圧力を４×１０-4Ｔｏｒｒとした場合、
白丸：雰囲気ガス圧力を２×１０-4Ｔｏｒｒとした場
合、黒四角：雰囲気ガス圧力を１×１０-4Ｔｏｒｒとし
た場合）。
【図２】本発明の実施例で用いたスパッタリング装置の
概略図である。
概略図である。
１ 真空容器 ２ 真空ポンプ ３ Ａｒガス導入管 ４ Ｎ2ガス導入管 ５ ガラス基材 ６ 基材ホルダー ７ イオン源 ８ ターゲットホルダー ９ ＣｄＴｅターゲット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/0248 Ｈ０１Ｌ 31/08 Ｋ
Claims (1)
- 【請求項１】 ＣｄＴｅ薄膜のスパッタリング法による
成膜において、雰囲気ガスにＡｒとＮ2の混合ガスを用
い、該混合ガスの体積比Ｎ2／（Ａｒ＋Ｎ2）を０を越え
０．８以下とし、雰囲気ガスの圧力を２×１０-4Ｔｏｒ
ｒ以上、１×１０-3Ｔｏｒｒ以下とすることを特徴とす
るＣｄＴｅ薄膜の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8101060A JPH09289217A (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | ＣｄＴｅ薄膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8101060A JPH09289217A (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | ＣｄＴｅ薄膜の成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09289217A true JPH09289217A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=14290579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8101060A Pending JPH09289217A (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | ＣｄＴｅ薄膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09289217A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100455539B1 (ko) * | 2002-02-28 | 2004-11-06 | 한국과학기술연구원 | Ⅱ족 금속 원소 분위기 조절에 의한 ＣｄＴｅ 및ＣｄＺｎＴｅ 박막의 제조 방법 |
| CN102286721A (zh) * | 2011-08-26 | 2011-12-21 | 北京航空航天大学 | 采用磁控溅射法制备碲化镉纳米线阵列的方法 |
-
1996
- 1996-04-23 JP JP8101060A patent/JPH09289217A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100455539B1 (ko) * | 2002-02-28 | 2004-11-06 | 한국과학기술연구원 | Ⅱ족 금속 원소 분위기 조절에 의한 ＣｄＴｅ 및ＣｄＺｎＴｅ 박막의 제조 방법 |
| CN102286721A (zh) * | 2011-08-26 | 2011-12-21 | 北京航空航天大学 | 采用磁控溅射法制备碲化镉纳米线阵列的方法 |
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