JPH0194247A - 化合物半導体の混晶比測定法 - 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】 （′ｆ）技術分野 この発明は、深さ方向に変化する組成を持つ化合物半導
体薄膜の深さの函数としての混晶比測定法に関する。

半導体基板の上に、エピタキシャル成長層を形成する手
段として、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、有機金属熱
分解法（ＭＯＣＶＤ）などが用いられるようになってき
た。

従来の液相エピタキシー（ＬＰＥ）は、高品質のエピタ
キシャル成長を行なうことができるが、エピタキシャル
層の組成を自在に変化させる、という組成制御性に乏し
い。液体と基板とが接触しており、熱平衡状態に近い過
程でエピタキシャル成長が行なわれるから、組成を自由
に変化させる事ができない。スライドボート法によって
多層膜を作る事ができるが、自由度に乏しい。

分子線エピタキシーは、超高真空中に於て、加熱された
基板に、成長層となるべき原材料の分子線を当てて、基
板上にエピタキシャル成長層を形成するものである。分
子線源セルのシャックの開閉によって、分子線を迅速に
オンオフできる。このため、組成の異なる多層膜を容易
にエピタキシャル成長させる事ができる。

有機金属熱分解法（ＭＯＣ：ＶＤ）は、０．ＩＴｏｒｒ
　〜１００Ｔｏｒｒ程度の常圧に近い真空状態で、有機
金属ガスと水素化物ガス、キャリヤガスを、加熱した基
板に当てる。基板上で熱分解反応が起こって、エピタキ
シャル薄膜が形成される。

これも、ガスの供給をバルブの開閉によって簡単に制御
できるので、組成や膜厚の制御が容易である。

このように、迅速に組成を変化させる事のできるエピタ
キシー技術を用いると、組成や膜厚の異なる多層膜を１
枚の基板の」―に重ねて形成する事ができる。

それだけではなく、深さ方向に組成比が連続的に変化す
るような化合物半導体混晶をエピタキシャル成長させる
ことができるようになる。

このように、エピタキシー技術が進歩すると、深さの函
数として、組成を、或は特に混晶比Ｘを測定する事ので
きる測定技術が要求される。

たとえば、ＧａＡｓ基板の上に、ＭＢＥ法によって＋ｎ
　−＝　ｖ族混晶半導体であるＡ、５ＸＧａ１−ＸＡｓ
薄膜単結晶を成長させたとする。

ＡｌとＧａ分子線の強度を時間的に変化させ、混晶比Ｘ
を、深さ方向に連続的変化させたものを作ったとする。

この場合、深さの函数として混晶比Ｘを求める事のでき
る方法が望まれる。

このように、意図して混晶比Ｘが変化するものを作るの
ではなく、単一の混晶をエピタキシャル成長させた場合
であっても、実際には混晶比が深さ方向に一様になると
は限らない。

このような場合、エピタキシャル薄膜の混晶比は薄膜全
体で一様であると仮定して、混晶比が測定されてきた。

しかし、単一の混晶を成長させたつもりでも、そうでな
い事がある。

従って、深さの函数としての混晶比を測定することは、
エピタキシャル成長技術自体を向上させる上で効果的で
ある。

（イ）従来技術 フォトルミネッセンスを用いて混晶比を求める方法は公
知である。本発明もこれを用いるので、この方法をまず
説明する。

化合物半導体のバンドギャップＥｇは、混晶比Ｘによっ
て決まる。バンドギャップより大きい光エネルギーを有
する励起光を半導体に当てると、半導体からフォトルミ
ネッセンス（Ｐｈｏｔｏ　ｌｕｍｉ　ｎｅｓｃｅｎｃｅ
　）が出る。この光の中心エネルギーはバンドギャップ
エネルギーである。

従って、フ第１・ルミネッセンスのスペクトルから、Ｅ
ｇを求め、ＥｇからＸを求める。これがフォトルミネッ
センス法の原理である。

以下、図面を用いて、より詳しく説明する。

第２図は半導体のバンド構造を略示する図である。伝導
帯と価電子帯の間に禁制帯がある。禁制帯の幅をバンド
ギャップＥｇという。これらは電子のエネルギー密度を
現わしている。禁制帯には電子のエネルギーレベルがな
い（真性半導体の場合）。

バンドギャップＥｇよりも大きい光エネルギーｈνを有
する励起光を試料に当てる。励起光はパワーを要するか
ら、レーザ光を用いることが多い。

励起光を吸収して価電子帯の電子が励起されて伝導帯へ
上る。これにより、電子・正孔の対ができた事になる。

励起状態は安定な状態ではない。伝導帯の電子は価電子
帯に落ちて、エネルギー差に等しいエネルギーｈνを持
つ光を放射する。これをフォトルミネッセンスという。

伝導帯の電子が価電子帯に落ちるという事を、電子・正
孔の再結合という事もある。

放射された光は、バンドギャップＩｉ：ｇにほぼ等しい
エネルギーを持つ。この光を分光器で分光すれば発光エ
ネルギースペクトルを得る。このスペクトルで最大の強
度を有する点がバンドギャップエネルギーＥｇを与える
。

つまり、フォトルミネッセンスを分光し、光強度を測定
すれば、試料のバンドギャップＥｇが分るのである。

伝導帯の最下端から価電子帯の最上端へ落ちた場合、こ
の電子はｈシーＥｇの光を出す。伝導帯のより上方から
、価電子帯のより下方へ落ちる電子もある。このため第
３図に示すように、発光強度分布はＥｇより大きい部分
に小さいテイルをもつ。

さらに、伝導帯と価電子帯は、格子の熱振動により、そ
れらのポテンシャルが擾乱しているので、ｈνはＥｇよ
り小さくなる事がある。このため発光強度分布はＥｇよ
り小さい部分にもテイルをもつ。

励起光のエネルギーがＥｇより大きいので、価電子帯の
なかばから、伝導帯のなかばへと叩き上げられるものが
最も多い。しかし、これらは、そのし段ルにとどまる事
ができない。格子振動との相互作用によって、電子は伝
導帯の底へ、正孔は価電子帯の頂点へと動く。両者が再
結合するとｈシーＥｇの光を出す。

従って発光強度分布のピークはＥｇを与えるのである。

バンドギャップＥｇと混晶比Ｘの間には函数関係がある
。もちろん、混晶の種類によって、Ｅｇ−Ｘの関係が異
なる。

しかし、多くの混晶化合物半導体について、Ｅｇ−ｘの
関係は既知である。

たとえば、混晶半導体Ａ／Ｘ　Ｇａ、−ｘＡｓに於ける
混晶比又とバンドギャップＥｇの関係は、Ｔま ただしｘ　（０，４５（１） Ｅ　ｇ（ｘ、　Ｔ）　−１，５１９＋　１．２４７　ｘ
　＋　１．１４７（ｘ−０，４５）２Ｔま ただしｘ　＞　０．４５　　　　　　（２）という式が
与えられている。これは、Ｂ、Ａ。

Ｖｏｊａｋｅｔａｌ、、　Ｊ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ
、　ｖｏｌ、　５２（２）　（１９８１）ｐ、６２１に
よるものである。

例えば Ｔ　＝　３００　Ｋでｘ−０３であればＥｇ　＝１．７
９７　ｅＶＸ−０２であればＥｇ　＝　１．６７９　ｅ
ｖである。任意の組成、任意の温度に対して、混晶のバ
ンドギャップを正しく与える事ができる。これ以外の混
晶ＩｎＧａＡｓＰなどについても、混晶比−バンドギャ
ップの関係が知られている。四元混晶の場合、混晶比が
２つになるが、それでも、ｘｌＹ−Ｅｇの関係を決定す
る事ができる。

ただし、フォトルミネッセンスのピークニヨリＥｇを知
るだけでは、ひとつの式しか得られないので、他の手段
でＸｌ　ｙの関係を決めるもうひとつの式を得なければ
ならない。

三元混晶の場合は、ｘ−Ｅｇ量関係ら、混晶比Ｘがただ
ちに決まる。

試料構造の一例を第４図に示す。これは、３００μｍ〜
５００μｍのＧａＡｓ半絶縁性基板の上に、１μｍ〜１
０μｍのＡｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓのエピタキシャル薄
膜を成長させたものである。薄膜は分子線エビクキシー
ＭＢＥや有機金属熱分解法ＭＯＣＶＤによって成長させ
る。

この薄膜に対し、バンドギャップより大きイ光エネルギ
ーのレーザ光を照射して、フォトルミネッセンスを調べ
ると、第５図に示すような発光スペクトルが得られる。

温度はＴｍ２Ｏ３にである。混晶比Ｘは深さ方向に−様
であるとする。（ａ）はｘ−０２の発光スペクトル、（
ｂ）はＸ−０３の発光スペクトルである。

このように、半値幅の狭い、顕著なピークを持つスペク
トルとなる。これは、バンドギャップＥｇが深さ方向に
−様だからである。

り）　深さ方向に混晶比が変動する場合の問題点深さ方
向に−様な組成の混晶であれば、表面にレーザ光をあて
、フォトルミネッセンスを分光分析する事により、簡単
にバンドギャップＥｇを求める事ができる。

しかし、第６図に示すように、深さ方向に混晶比Ｘが変
動している場合は、そのような方法を適用する事ができ
ない。第６図に於て横軸は深さ方向、縦軸は混晶比を示
す。表面でｘ＝０．３、界面（薄膜と基板の界面）でｘ
＝０．２である。これは−例であって、任意の変動が可
能である。

混晶比が深さ（Ｄ）方向に変化するから、バンドギャッ
プＥｇも変化する。このようなエピタキシャル薄膜に、
表面から界面まで浸透するようにレーザ光を当てて、電
子・正孔対を励起したとすると、第７図のようなフォト
ルミネッセンスのスペクトルが得られる。

第５図の単一バンドギャップの場合のスペクトルに比べ
て、非常にブロードなスペクトルであるという事が分る
。やや傾いてはいるが、１．６７２〜１７９７の全体に
拡がった、スペクトルになる。このようなスペクトルは
、深さＤの異なる部分からのフォトルミネッセンスが重
畳された事によって生ずる。

１．６７２の部分は界面Ｄ−Ｄｐの近傍から生じるもの
であろう。１．７９７の部分は表面Ｄ＝Ｄｏの近傍から
生ずるものであろう。

レーザ光の吸収、フォトルミネッセンス光の吸収がある
ので、深い部分からの寄与が弱くなる。

このため、１．６７２の方で低く、１．７９７の方で高
くなっている。

このようなスペクトルから１．深さ方向の混晶比を求め
る事は、もちろんできない。

に）深さ方向に混晶比が変動する場合の従来技術表面Ｄ
ｏから界面Ｄｐに至る間でバンドギャップＥｇが変化し
ている。深さＤの函数としてＥｇを求めたい。

これは、極めて難しい測定である。しかし、このような
測定方法が全く存在しなかったわけではない。２つの方
法があった。

エツチング又はスパッタリングにより、試料の表面から
、薄膜を少しずつ除去してゆき、除去された物質又は新
しく露出した面についてバンドギャップＥｇを求める。

（１）光起電力法 試料を電解液中でエツチングしながら、励起光を当て、
光起電力を測定する。励起光の波長を変化させ、光波長
と光起電力の関係を測定する。光起電力が最高値を示す
励起光の波長λｇを求める。これからバンドギャップＥ
ｇを求める。

Ｅｇから混晶比Ｘを求める。バンドギャップに等しいエ
ネルギーの光に対し、光起電力が最高になるので、この
ような測定ができる。ただし、励起光は深さ方向に殆ん
ど浸入せず表面近くで吸収されるものでなければならな
い。

（ｉｔ）　　ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）試料の
表面をスパッタリングする。薄膜を形成していに原子が
除去される。これをイオン化して加速する。磁場を通し
て、軌跡の曲率からイオンの質量を求める。質量が分れ
ばイオン化していた原子が何であるかが分る。その原子
のスパッタリングによって失われる個数が分る。

複数の種類の元素の原子数を計数してゆけば、除去され
た部分の薄膜の組成が分るので、混晶比Ｘが直接に求め
られる。

（３）発明が解決すべき問題点 従来の方法は、いずれも、試料（薄膜結晶と基板）を電
解液中でエツチングするか、もしくは超高真空中で、イ
オンビームでエツチングすることにより、深さ方法の混
晶比を求めていた。

測定すべき面を露出させるのであるから正確な測定を行
なう事ができる、という利点がある。

しかし、薄膜をエツチング、スパッタリングにより除去
してゆくのであるから、破壊検査である。

この測定により、薄膜の全部又は一部が失われてしまう
。

また、測定設備も大がかりなものが必要である。

エツチング法に於ては、試料は電解液の中にある。

これに対して、波長を変えて多様な励起光を照射しなけ
ればならない。エツチング深さＤをモニタする機構も電
解液の中に設けなければならない。

ＳＩＭＳ法では超高真空中で、イオンビームにより、試
料表面をエツチングする。質量分析のための装置を超高
真空中に設けなければならない。

これらはいずれも、フォトルミネッセンスを用いるもの
ではない。

Ｑリ　　　目　　　　　的 （１）試料を空気中に置くことができ、（１１）試料を
破壊することなく θｉｉ）　　簡単な装置で、 試料表面の混晶比Ｘを深さＤの函数として求める方法を
提供する事が本発明の目的である。

（ト）本発明の方法 従来技術としては、光起電力、二次イオン質量分析法が
用いられた。

本発明は、先に述べたフォトルミネツ七ンス法を用いる
。しかし、これは、そのままでは、組成の−様な混晶に
対してしか用いる事が□できない。

本発明者は、励起光の浸透深さＰというものに注目した
。

浸透深さというのは便宜的な言葉である。試料の吸収係
数をａとすると、表面から長さｌまで浸入した光はｅｘ
ｐ（−ａ６）に減衰している。指数函数的にゆっくりと
減衰する。ある距離で乾熱と光が消えるものではない。

しかし、たとえばａｌ＝１となる距離を浸透深さといっ
て、レーザ光の影響の及ぶ範囲を評価するめやすとする
事ができる。

その他にも、浸透深さを定義づけることができる。たと
えば、光のパワーがある一定値以上である領域を浸透深
さとすることもできる。

浸透深さをＰとする。励起光を当てると、これは薄膜結
晶の表面からＰまでの領域を励起すると考える事ができ
る。

そうすると、励起された領域の全体から、フォトルミネ
ッセンスが発生ｔ　ル。

外部には、フォトルミネッセンスの重畳されたものが現
われる。

重畳されたものであるから、薄膜結晶のどの部分からの
フォトルミネッセンスであるか？という事は分らない。

しかし、もしも、励起光の浸透深さを変える事ができれ
ば、２つのフォトルミネッセンススペクトルを得る事が
できる。浸透深さの差の部分からのフォトルミネッセン
ススペクトルを、前記２つのフォトルミネッセンススペ
クトルの差として得る事ができる。

励起光の浸透深さＰをかえるために、励起光の波長を変
えればよい、という事に本発明者は気付いた。

試料の吸収係数αは、波長λの函数α（λ）である。

励起光の波長λを自由に変える事ができれば、それに対
する吸収係数ａを変える事ができる。

先程の定義では１／αが浸透深さであるから、ａが小さ
くなれば浸透深さＰが増加する。ａが大きくなれば、浸
透深さＰが減少する。

吸収係数αの波長依存性ｄα／ｄλは、もちろん、薄膜
材料によって異なる。しかし、これは、予め測定してお
くことができる量である。既知の量として扱う事ができ
る。

励起光は強いパワーを持たなくてはならない。

そうでなければ、Ｓ／Ｎ比の高いフォトルミネッセンス
信号光が得られない。

しかも、励起光は波長可変でなければならない。

浸透深さＰを変えることができるためである。

そこで、本発明は色素レーザを用いる。

色素レーザは、有機色素分子のエネルギーレベル間でレ
ーザ発光を行なわせるものである。分子は基底状態、励
起状態に於て、多くの回転準位をもっている。回転準位
の間隔が極めて狭いので、発振波長は実効的に、連続し
て変化させる事ができる。

タトえば、ローダミン６Ｇは、５７０〜６１０ｎｍノ発
振可能波長を持っている。

これらの波長より、短い波長の光によって光ボンピング
すると、色素レーザはレーザ発振する。

波長可変にするには、レーザ共振器の一方の反射鏡をリ
トロプリズム、あるいは回折格子に置きかえ、プリズム
、回折格子の角度を変える事による。それ以外に、干渉
フィルタを挿入し、その角度を光軸に対して傾ける事に
より、波長可変とすることもできる。

波長を連続的に変えられるということが色素レーザの特
長であり、このような事は周知である。

波長を変える事により、浸透深さを変える事ができる。

すると、フォトルミネッセンススペクトルの差によって
、浸透深さの異なる部分についてのバンドギャップＥｇ
が分る。これから混晶比Ｘが分る。

第６図〜第９図によって説明する。

第６図に示すように、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ薄膜の混晶
比Ｘが、表面から深さ方向に変化しているものとする。

励起光、たとえばアルゴンレーザの光によって、表面か
ら界面まで薄膜の全体を加熱すると、全体からのフォト
ルミネッセンスが得られる。これを集光し、分光すると
、第７図に示すような、幅の広いスペクトルになる。こ
れは既に説明した。

１．７９７　ｅＶνて近い部分の発光は、主に薄膜の表
面近くから生ずる。ｘ＝０．３であるからである。

１．６７２　ｅＶに近い部分の発光は、主に薄膜の界面
Ｄｐ近くから生ずる。ｘ＝０．２であるからである。界
面まで励起光が到達した時、途中での吸収のため光が弱
くなっている。また界面近くで生じたフォトルミネッセ
ンス光が表面まで伝搬する間に減衰する。２重の減衰が
あるので、第７図でスペクトルは左下りとなっている。

励起光の波長ＡＡ、　ＡＢに対して、薄膜中での浸透深
さがＰＡ、　ＰＢであるとする。第６図に示す。

ＡＡの励起光は、Ｄ＝＝＝Ｄｏ〜ＰＡまでの領域でフォ
トルミネッセンスを生ずる。これを集光し分光してフォ
トルミネッセンスのスペクトルを得たとする。

これを第８図のＳＡで示す。

ＡＢの励起光はＤ　＝ＤＯ−ＰＢまでの領域でフォトル
ミネッセンスを生ずる。これを集光し分光してフォトル
ミネッセンスのスペクトルを得たとする。

第８図の破線で示すＳＢであるとする。

ＰＡとＰＢの差が僅かであれば、スペクトルの差（ＳＡ
−ＳＢ）も僅かである。しかし、スペクトルの低エネル
ギー側の端部■でふたつのスペクトルが大きく異なって
いる。この相異がなぜ生じるがというと、第６図で（Ｆ
Ａ−ＰＲ）の部分Σにょるフォトルミネッセンスへの寄
与があるからである。

■のスペクトル差（ＳＡ−３Ｂ）を明瞭にするため第９
図に（ＳＡ−３Ｂ）を示す。これは幅の狭いスペクトル
であり、中心エネルギーｈνＡＢが明確に分る。これは
Σの部分からのフォトルミネッセンスのスペクトルであ
る。Σの部分のエネルギーギャップＥｇが Ｅｇ＝ｈνＡＢ だという事を示している。こうして、ＰＢ〜ＰＡのΣ部
分のバンドギャップＥｇが分る。Ｅｇから混晶比Ｘが分
る。Σ部分の深さＤは（ＰＡ＋ＰＢ）／２　である。

これにより、ＰＡ、　ＰＢを変えて、深さＤの函数とし
て、バンドギャップＥｇ■）が分る。さらに深さＤの函
数として混晶比Ｘ　（Ｄ）が分る。

色素レーザをＡｒレーザで光ポンピングした場合、浸透
深さは、ＡｌＧａＡｓ薄膜中で１μｍ〜１０μｍ程度で
ある。従って、色素レーザで波長を変える事によって浸
透深さを変える本発明の方法は、膜厚が１μｍ以上であ
る時に、好適に利用することができる。

次のような問題がある。

レーザ光の励起波長Ａを変えるのであるから、当然フォ
トルミネッセンスを誘起する確率が異なる。従って、ス
ペクトルＳＡ、　ＳＢが端部■で異なるだけではなく、
全体で少しずつ異なることもありうる。

この場合は、ＳＡ又はＳＢに一定数を乗じて、多くの光
エネルギー領域で両者ができるだけ一致するようにする
。そして、第８図のようなグラフを得て、（Ｓ′Ａ−ｃ
！Ｂ）ノヒークヲ与エルエネルキーｈνＡＢを求めるの
である。

本発明の方法を実行するための測定装置を第１図によっ
て説明する。

Ａｒレーザ１の光が、色素レーザ３を光ポンピングする
。色素レーザ３の中には有機色素が溶媒に溶けた状態で
設けられている。色素レーザ３は、位相のそろった波長
単一のレーザ光を出すことができるが、波長を連続的に
変化させる事ができる。

色素レーザの発振波長Ａが可変であるので、試料にレー
ザ光を当てた時の浸透深さＰをＡの函数として変えるこ
とができる。

色素レーザの光は、試料２に直角に入射する。

試料は基板の上にエピタキシャル薄膜を成長させたもの
である。入射方向は直角以外であってもよい。

薄膜の部分に光が入ると、この部分の価電子帯の電子を
励起して伝導帯へ上げる。励起されて生じた電子・正孔
はそれぞれ伝導帯の端、価電子帯の端に至り、やがて再
結合する。この時にフォトルミネッセンスを放出する。

表面ＤＯから、励起光の浸透深さＰまでの領域でフォト
ルミネッセンスが生ずる。これは試料表面から出て、ハ
ーフミラ−１０によって反射される。

反射されたフォトルミネッセンスはレンズ系４で集光さ
れる。さらνで分光器５に入って分光される。

分光器５と光電子増倍管６により、波長ごとに光の強度
が測定される。

実際には、波長の選択掃引は自動的になされる。

光電子増倍管６の出力は、ロックイン増幅器γによって
増幅される。

ロックイン増幅器７で増幅されたフ第１・ルミネッセン
スの信号は、計算機８に入力される。

ここで、色素レーザの励起光の波長人ごとに、フ第１・
ルミネッセンススペクトルＳが記憶されてゆく。

色素レーザの励起光の波長を変えてゆき、スペクＩ・ル
の差を求める。これは、既に述べたように、浸透深さが
ＰＡ、　ＰＢである励起光ＡＡ、　ＡＢに対するスペク
トルをＳＡ、　ＳＲとすると、これらの差（ＳＡ−３Ｂ
）カラ、ＰＡ−ＰＢの部分でのスペクトルを求める事が
できる。

（ＳＡ−３Ｂ）のスペクトルが記録計９に表われている
。

光の波長を少しずつ変えてゆけば、全ての深さＤ−Ｄｏ
〜Ｄｐに於ける差スペクトル（第９図に示すような）が
得られる。差スペクトルのピークを与えるエネルギーｈ
νＡＢからバンドギャップＥｇを求める。混晶比ＸとＥ
ｇの関係を与える式から、混晶比Ｘを求める。

第１図に於て、励起光の通る位置に於てハーフミラ−１
０に穴を穿っておけば励起光の損失を防ぐことができる
。

し）効　果 エビクキシャル成長させた薄膜の混晶比Ｘを深さの函数
として測定する事ができる。

特に、試料表面をエツチングしたりスパッタリングした
りする事なく、そのまま測定できる。非破壊検査である
。

試料を大気中に置いた状態で混晶比を測定する事ができ
る。測定を、電解液中や超高真空容器中で行なう必要が
ない。

測定設備が大がかりにならず、測定も容易である。

分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）や有機金属熱分解法（
ＭＯＣＶＤ）によって作製された薄膜混晶の深さ方向の
混晶比を測定評価するのに極めて有効である。

（ト）適用範囲 第６図に示すように、混晶比Ｘ１バンドギヤツプＥｇが
深さに関しリニアに変化し、深いほどＥｇが小さくなる
、という場合に本発明の原理は理解しやすい。

第８図に示すように、長波長側で、明瞭なスペクトル差
が現われるからである。

本発明は、このような特殊な組成変化に限られるのか？
という問題がある。

もちろん、薄膜であるから混晶比はリニヤに変化する、
ということが多い。しかしリニヤに変化するといっても
、反対の場合もありうる。深さＤが増えるほど、バンド
ギャップＥｇが広くなってゆく場合である。

表面かう遠い領域のフォトルミネッセンススペクトルへ
の寄与は、表面近くのものにくらべて小さい。励起光の
減衰とフォトルミネッセンス光の表面に至るまでの減衰
があるからである。

このような場合、浸透深さＰを変化させ、フォトルミネ
ッセンススペクトルを求めた時、単純に、差（ＳＡ−３
Ｂ）が、第９図のように都合のよいピークを持たない事
がある。

このような場合、ＰＡＤ＞ＰＢである近傍２点に対する
フォトルミネッセンススペクトルＳＡ、　ＳＢに関して
、いずれか一方又は両方に定数を乗じＳλ、Ｓ’Ｂとす
る。そして（Ｓ’Ａ−３’Ｂ）が全てのλに対して正に
なるようにする。そうすると、差のスペクトルがピーク
をもつようにする事ができる。このピークエネルギーｈ
νＡＢから、ＰＢ−ＰＡ間の部分に対するバンドギャッ
プＥｇを求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による化合物半導体の混晶比測定法を行
なうための装置の概略構成図。 第２図は半導体のバ〉゛ド構造説明図。 第３図は励起光を当てた試料から生ずるフォトルミネッ
センススペクトルを示ｔ　図。 第４図は基板の上に混晶薄膜を有する試料構造図。 第５図はＡｌｘＧａ７．−ｘＡｓ薄膜混晶の混晶比Ｘが
深さ方向で一定の場合の発光スペクトル図。（ａ）がｘ
＝０．２、（ｂ）がｘ−０３の場合を示している。 第６図は混晶比が深さ方向に変化している事を示すグラ
フ。 イＥ７１Ｈ目よ薄膜混晶Ａ、５ｘＧａ＋−ｘＡＳを表面
から界面ま肋起した場合のフォトルミネッセンススペク
ト図。 第８図は励起光の浸透深さがＰＡｌＰＢの時のフオルミ
ネツセンススペクトルＳＡ、　ＳＢの図。 第９図は２つのフォトルミネツセンススペクＩ・ＳＡ、
　ＳＢの差を与えるスペクトル図。 １・・・・・・・・・・・・Ａｒレーザ２・・・・・・
・・・・・・試　　　料３・・・・・・・・・・・・色
素レーザ４・・・・・・・・・・・・レンズ系 ５・・・・・・・・・・・・分　光　器６・・・・・・
・・・・・・光電子増倍管７・・・・・・・・・・・・
ロックイン増幅器８・・・・・・・・・・・・計　算　
機９・・・・・・・・・・・・記　録　計発　　明　者
　　　　　　白　　川　　　　二武部敏彦 矢　　島　　国　　光 特許出願人　　住友電気工業株式会社、１．１出願代理
人　弁理士　川　瀬　茂　樹１”’ｌ””１：、、７１
１′ｐｌ）−。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板の上に化合物半導体の混晶の薄膜をエピタキシャル
   成長させた試料の薄膜の深さ方向の混晶比を求める方法
   であつて、混晶のバンドギャップよりも大きい光エネル
   ギーを持つ励起光を色素レーザによつて生じ、この励起
   光を試料面に当て、試料から生じるフォトルミネッセン
   スを集光し分光してフォトルミネッセンススペクトルを
   求め、色素レーザの発振波長を変える事によつて励起光
   の試料薄膜中での浸透深さを変え、浸透深さＰの函数と
   してフォトルミネッセンススペクトルを得て、フォトル
   ミネッセンススペクトルの組合わせから深さＤの函数と
   してのバンドギャップＥｇを求め、バンドギャップＥｇ
   からその深さＤでの混晶比ｘを求める事を特徴とする化
   合物半導体の混晶比測定法。