JPH03247598A - ＺｎＳｅの成長方法 - Google Patents
ＺｎＳｅの成長方法Info
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- JPH03247598A JPH03247598A JP4476190A JP4476190A JPH03247598A JP H03247598 A JPH03247598 A JP H03247598A JP 4476190 A JP4476190 A JP 4476190A JP 4476190 A JP4476190 A JP 4476190A JP H03247598 A JPH03247598 A JP H03247598A
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- znse
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- single crystal
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- Pending
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- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 45
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、分子線エピタキシャル成長法を用いたＺｎＳ
ｅの成長方法に関する。
ｅの成長方法に関する。
（ロ）従来の技術
ＺｎＳｅは室温で約２．７ ｅＶのバンドギャップを有
することから、青色発光素子材料として注目されている
。
することから、青色発光素子材料として注目されている
。
斯るＺｎＳｅのエピタキシャル成長には、分子線エピタ
キシャル成長法（ＭＢＥ法）や有機金属化学気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）が用いられるが、その基板としては、
ＺｎＳｅと格子定数の近いＧａＡｓ単結晶基板が用いら
れてきた。これは、従来良質なＺｎＳｅ単結晶基板の作
製が困難であったためである。
キシャル成長法（ＭＢＥ法）や有機金属化学気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）が用いられるが、その基板としては、
ＺｎＳｅと格子定数の近いＧａＡｓ単結晶基板が用いら
れてきた。これは、従来良質なＺｎＳｅ単結晶基板の作
製が困難であったためである。
しかし、ＧａＡｓとＺｎＳｅとは格子定数が近いものの
、格子不整合が０．２％有り、また両者では熱膨張係数
が異なることから、ＧａＡｓ基板上に成長したＺｎＳｅ
単結晶薄膜に残留歪みが生じ、これがＺｎＳｅ単結晶薄
膜の膜質を低下させる原因となっていた。
、格子不整合が０．２％有り、また両者では熱膨張係数
が異なることから、ＧａＡｓ基板上に成長したＺｎＳｅ
単結晶薄膜に残留歪みが生じ、これがＺｎＳｅ単結晶薄
膜の膜質を低下させる原因となっていた。
最近、比較的品質の良いＺｎＳｅ単結晶基板が作製可能
になってきており、ＺｎＳｅの基板としてＺｎＳｅ単結
晶基板が用いられるようになった（例えばＪｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ、８６（１９
８８）、Ｐ、３４２−３４７）。このようにＺｎＳｅ単
結晶基板を用いることによって、格子不整合、熱膨張係
数の差等による残留歪みはなくなる。
になってきており、ＺｎＳｅの基板としてＺｎＳｅ単結
晶基板が用いられるようになった（例えばＪｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ、８６（１９
８８）、Ｐ、３４２−３４７）。このようにＺｎＳｅ単
結晶基板を用いることによって、格子不整合、熱膨張係
数の差等による残留歪みはなくなる。
一方、ＭＢＥ法を用いたＺｎＳｅの結晶成長においては
、その成長前に基板表面に残留する酸化物、炭化物、あ
るいはその他の付着物を蒸発除去するため、基板に熱処
理を施す必要がある。例えば、上記先行技術では、５５
０℃で２〜３分の加熱を行っている。
、その成長前に基板表面に残留する酸化物、炭化物、あ
るいはその他の付着物を蒸発除去するため、基板に熱処
理を施す必要がある。例えば、上記先行技術では、５５
０℃で２〜３分の加熱を行っている。
（ハ）発明が解決しようとする課題
しかし乍ら、上記先行技術による熱処理を行うと、Ｚｎ
Ｓｅ単結晶基板の表面から、Ｚｎ分子やＳｅ分子が蒸発
して基板表面が荒れるため、この上に成長するＺｎＳｅ
単結晶薄膜中に欠陥が生じる。このような欠陥は、斯る
ＺｎＳｅにおいては特に光学的特性に悪影響を及ぼす。
Ｓｅ単結晶基板の表面から、Ｚｎ分子やＳｅ分子が蒸発
して基板表面が荒れるため、この上に成長するＺｎＳｅ
単結晶薄膜中に欠陥が生じる。このような欠陥は、斯る
ＺｎＳｅにおいては特に光学的特性に悪影響を及ぼす。
例えば、ＺｎＳｅ単結晶薄膜中のＺｎ空格子は深いアク
セプターの発光レベルを形成するものの１つと考えられ
ている（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ、２２．Ｎｏ、
７（１９８３）、 Ｐ、 ４２０−４２２参照）。
セプターの発光レベルを形成するものの１つと考えられ
ている（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ、２２．Ｎｏ、
７（１９８３）、 Ｐ、 ４２０−４２２参照）。
従って本発明は、ＭＢＥ法によって成長されるＺｎＳｅ
単結晶薄膜中の欠陥、特にＺｎ空格子の発生を抑えるこ
とを技術的課題とする。
単結晶薄膜中の欠陥、特にＺｎ空格子の発生を抑えるこ
とを技術的課題とする。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明は、ＺｎＳｅ基体上に、Ｚｎ分子線とＳｅ分子線
を照射してＺｎＳｅを成長する方法であって、上記課題
を解決するため、上記ＺｎＳｅを成長するに先立ち、上
記ＺｎＳｅ基体上にＳｅ分子線のみを照射し乍ら、上記
ＺｎＳｅ基体をＺｎＳｅ成長時の温度以上に昇温するこ
とを特徴とする。
を照射してＺｎＳｅを成長する方法であって、上記課題
を解決するため、上記ＺｎＳｅを成長するに先立ち、上
記ＺｎＳｅ基体上にＳｅ分子線のみを照射し乍ら、上記
ＺｎＳｅ基体をＺｎＳｅ成長時の温度以上に昇温するこ
とを特徴とする。
（ホ）作用
本発明によれば、ＺｎＳｅを成長する前に、Ｓｅ分子を
照射し乍らＺｎＳｅ基体をＺｎＳｅ成長温度以上に昇温
することによって、斯る基体上に成長したＺｎＳｅ中で
のＺｎ空格子の発生が抑制される。
照射し乍らＺｎＳｅ基体をＺｎＳｅ成長温度以上に昇温
することによって、斯る基体上に成長したＺｎＳｅ中で
のＺｎ空格子の発生が抑制される。
（へ）実施例
以下に本発明方法の一実施例を詳述する。
先ず、基板として面方位が（１００）のＺｎＳｅ単結晶
基板を準備し、その表面を化学的に清浄化した後、ＭＢ
Ｅ装置の成長室に搬入する。しかる後、成長室内の真空
度を１０−”ｔｏｒｒに保持する。また、本実施例のＺ
ｎＳｅ単結晶薄膜の成長に用いるＺｎ、Ｓｅの原料の純
度は夫々６ Ｎ （９９，９９９９％）以上である。
基板を準備し、その表面を化学的に清浄化した後、ＭＢ
Ｅ装置の成長室に搬入する。しかる後、成長室内の真空
度を１０−”ｔｏｒｒに保持する。また、本実施例のＺ
ｎＳｅ単結晶薄膜の成長に用いるＺｎ、Ｓｅの原料の純
度は夫々６ Ｎ （９９，９９９９％）以上である。
次に、ＺｎＳｅ基板を１０℃／ｍｉｎの速度で昇温し、
基板温度が４５０℃に達すると１．基板に分子線強度Ｉ
Ｘ １０−’ｔｏｒｒでＳｅ分子線を照射する。
基板温度が４５０℃に達すると１．基板に分子線強度Ｉ
Ｘ １０−’ｔｏｒｒでＳｅ分子線を照射する。
引き続きＳｅ分子線を照射し乍ら基板の昇温を行い、基
板温度が５８０℃に達すると昇温を止め、この温度で約
２０分間保持して熱処理を行い、基板上の酸化物、炭化
物等を蒸発させる。
板温度が５８０℃に達すると昇温を止め、この温度で約
２０分間保持して熱処理を行い、基板上の酸化物、炭化
物等を蒸発させる。
しかる後、基板を１０℃／ｍｉｎの速度で降温し、４５
０℃まで下がると、Ｓｅ分子線の照射を止める。続いて
、基板温度が３２０℃まで下がると、基板温度をこの温
度に保持し、ＺｎセルからＺｎ分子線をＩ Ｘ １０−
’ｔｏｒｒ、 ＳｅセルからＳｅ分子線を４ Ｘ １
０−’ｔｏｒｒ、夫々基板に照射し、ＺｎＳｅの成長を
行う。
０℃まで下がると、Ｓｅ分子線の照射を止める。続いて
、基板温度が３２０℃まで下がると、基板温度をこの温
度に保持し、ＺｎセルからＺｎ分子線をＩ Ｘ １０−
’ｔｏｒｒ、 ＳｅセルからＳｅ分子線を４ Ｘ １
０−’ｔｏｒｒ、夫々基板に照射し、ＺｎＳｅの成長を
行う。
斯る方法によって成長されたＺｎＳｅ単結晶薄膜の１２
Ｋにおけるフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルを
第１図に示す。また、比較のため、熱処理時にＳｅ分子
線の照射を行わない他は本実施例と同じ条件で成長した
ＺｎＳｅ単結晶薄膜のＰＬスペクトルを第２図に示す。
Ｋにおけるフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルを
第１図に示す。また、比較のため、熱処理時にＳｅ分子
線の照射を行わない他は本実施例と同じ条件で成長した
ＺｎＳｅ単結晶薄膜のＰＬスペクトルを第２図に示す。
第１図、第２図中に記入された数値は、測定されたＰＬ
強度の倍率を示し、各図のＰＬ強度の絶対値は等しいも
のである。
強度の倍率を示し、各図のＰＬ強度の絶対値は等しいも
のである。
各図中、■、′で示す発光は深いアクセプターに束縛さ
れた励起子によるもので、２．７８６ｅＶのバンドギャ
ップと４４５ ｎｍの波長を有する。
れた励起子によるもので、２．７８６ｅＶのバンドギャ
ップと４４５ ｎｍの波長を有する。
斯る１１″の発光の一因として、ＺｎＳｅ単結晶薄膜中
におけるＺｎ空格子が考えられている。また第１図中、
Ｙｏで示す波長４７５．９ ｎｍの発光は、その起源は
不明であるが、高品質なＺｎＳｅにのみに見られる発光
である。
におけるＺｎ空格子が考えられている。また第１図中、
Ｙｏで示す波長４７５．９ ｎｍの発光は、その起源は
不明であるが、高品質なＺｎＳｅにのみに見られる発光
である。
尚、各図中、ＦＥで示す発光はアクセプター及びドナー
のレベルに全く束縛されない励起子によるもので、２．
８０４ｅＶのバンドギャップと４４２．２５ｎｍの波長
を有する。■、で示す発光はドナーレベルに束縛された
励起子によるもので、２．７９８ ｅＶのバンドギャッ
プと４４３．Ｚｎｍの波長を有する。斯る１８発光はＺ
ｎ、Ｓｅ原料中に微量に存在するｎ型不純物によるもの
である。
のレベルに全く束縛されない励起子によるもので、２．
８０４ｅＶのバンドギャップと４４２．２５ｎｍの波長
を有する。■、で示す発光はドナーレベルに束縛された
励起子によるもので、２．７９８ ｅＶのバンドギャッ
プと４４３．Ｚｎｍの波長を有する。斯る１８発光はＺ
ｎ、Ｓｅ原料中に微量に存在するｎ型不純物によるもの
である。
而して、図から明らかな如く、熱処理時にＳｅ分子線を
照射したものでは、照射しないものよりもＩｔ’発光が
小さく、約１１５である。これから、本実施例により成
長したＺｎＳｅ単結晶薄膜ではＺｎ空格子が少なくなっ
たものと考えられる。
照射したものでは、照射しないものよりもＩｔ’発光が
小さく、約１１５である。これから、本実施例により成
長したＺｎＳｅ単結晶薄膜ではＺｎ空格子が少なくなっ
たものと考えられる。
また、本実施例ではＹ０発光が見られ、比較例では見ら
れないことから、本実施例により成長したＺｎＳｅ単結
晶薄膜では膜質が高いことが分かる。
れないことから、本実施例により成長したＺｎＳｅ単結
晶薄膜では膜質が高いことが分かる。
また、熱処理時にＳｅ分子線の照射の代わりにＺｎ分子
線を照射した場合では、ＰＬスペクトルは第２図と略同
じであった。
線を照射した場合では、ＰＬスペクトルは第２図と略同
じであった。
以上より、熱処理時にＳｅ分子線を基板に照射したとき
のみに、成長したＺｎＳｅ単結晶薄膜中のＺｎ空格子が
低減されることが分かる。
のみに、成長したＺｎＳｅ単結晶薄膜中のＺｎ空格子が
低減されることが分かる。
本実施例では熱処理時に照射するＳｅ分子線強度をＩ
Ｘ １０ ””ｔｏｒｒとしたが、５×１０−γｔｏｒ
ｒ以上であれば本実施例と同じ結果が得られる。また本
実施例では熱処理のための基板昇温時に、基板温度が４
５０℃に達した時点でＳｅ分子線を照射したが、Ｓｅ分
子線は基板温度が４５０℃に昇温される迄に照射すれば
よい。さらに、熱処理の温度は５８０℃に限ることなく
、５８０℃以上であればＺｎＳｅ基板上の酸化物や炭化
物を効果的に蒸発させることができる。
Ｘ １０ ””ｔｏｒｒとしたが、５×１０−γｔｏｒ
ｒ以上であれば本実施例と同じ結果が得られる。また本
実施例では熱処理のための基板昇温時に、基板温度が４
５０℃に達した時点でＳｅ分子線を照射したが、Ｓｅ分
子線は基板温度が４５０℃に昇温される迄に照射すれば
よい。さらに、熱処理の温度は５８０℃に限ることなく
、５８０℃以上であればＺｎＳｅ基板上の酸化物や炭化
物を効果的に蒸発させることができる。
（ト）発明の効果
本発明方法によれば、ＭＢＥ法を用いてＺｎＳｅ基体上
にＺｎＳｅを成長する際に、上記ＺｎＳｅを成長するに
先立ち、上記ＺｎＳｅ基体上にＳｅ分子線のみ照射し乍
ら上記ＺｎＳｅ基体をＺｎＳｅ成長時の温度以上に昇温
することによって、成長膜中に深いアクセプタの発光レ
ベルの発生、即ちＺｎ空格子の発生を低減でき、高品質
のＺｎＳｅ単結晶薄膜が得られる。
にＺｎＳｅを成長する際に、上記ＺｎＳｅを成長するに
先立ち、上記ＺｎＳｅ基体上にＳｅ分子線のみ照射し乍
ら上記ＺｎＳｅ基体をＺｎＳｅ成長時の温度以上に昇温
することによって、成長膜中に深いアクセプタの発光レ
ベルの発生、即ちＺｎ空格子の発生を低減でき、高品質
のＺｎＳｅ単結晶薄膜が得られる。
第１図は本発明方法の一実施例によって成長したＺｎＳ
ｅ単結晶薄膜のフォトルミネッセンススペクトルを示す
特性図、第２図は熱処理時にＳｅ分子線の照射を行わず
に成長したＺｎＳｅ単結晶薄膜の７オトルミネツセンス
スペクトルを示す特性図である。
ｅ単結晶薄膜のフォトルミネッセンススペクトルを示す
特性図、第２図は熱処理時にＳｅ分子線の照射を行わず
に成長したＺｎＳｅ単結晶薄膜の７オトルミネツセンス
スペクトルを示す特性図である。
Claims (1)
- （１）ＺｎＳｅ基体上に、Ｚｎ分子線とＳｅ分子線を照
射してＺｎＳｅを成長する方法において、上記ＺｎＳｅ
を成長するに先立ち、上記ＺｎＳｅ基体上にＳｅ分子線
のみを照射し乍ら、上記ＺｎＳｅ基体をＺｎＳｅ成長時
の温度以上に昇温することを特徴とするＺｎＳｅの成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4476190A JPH03247598A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | ＺｎＳｅの成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4476190A JPH03247598A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | ＺｎＳｅの成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03247598A true JPH03247598A (ja) | 1991-11-05 |
Family
ID=12700409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4476190A Pending JPH03247598A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | ＺｎＳｅの成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03247598A (ja) |
-
1990
- 1990-02-26 JP JP4476190A patent/JPH03247598A/ja active Pending
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