JPH04130097A - ｐ型ＺｎＳｅ結晶の製造方法 - Google Patents
ｐ型ＺｎＳｅ結晶の製造方法Info
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- JPH04130097A JPH04130097A JP24706890A JP24706890A JPH04130097A JP H04130097 A JPH04130097 A JP H04130097A JP 24706890 A JP24706890 A JP 24706890A JP 24706890 A JP24706890 A JP 24706890A JP H04130097 A JPH04130097 A JP H04130097A
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Landscapes
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置、青色発光ダイオード、半導体レー
ザー等に使用するｐ型ＺｎＳｅ結晶の製造方法に関し、
更に詳しくはｐ型ＺｎＳｅ結晶の分子線エピタキシャル
成長方法を用いる製造方法に関する。
ザー等に使用するｐ型ＺｎＳｅ結晶の製造方法に関し、
更に詳しくはｐ型ＺｎＳｅ結晶の分子線エピタキシャル
成長方法を用いる製造方法に関する。
ＺｎＳｅは直接遷移型半導体であり青色発光材料として
期待されているが、伝導型を自由に制御することができ
ないので、電子材料用として十分に活用されていない。
期待されているが、伝導型を自由に制御することができ
ないので、電子材料用として十分に活用されていない。
ｎ型ＺｎＳｅは、得やすいが、ｐ型ＺｎＳｅを得ること
は難しく、アクセプタ不純物を添加しても、ｎ型となっ
たままか、たとえ、Ｐ型が得られたとしても非常に高抵
抗の結晶となってしまうので、正孔濃度や正孔移動度が
小さすぎてｐｎ接合を起すに到らない。ｐ型ＺｎＳｅが
できにくい原因は、ＺｎＳｅにアクセプタ不純物を添加
することにより、空格子点が形成され、アクセプタを補
償するドナーとして作用し、自己補償効果を起すためで
ある。この自己補償効果はＧａ、Ａｊｌ！、Ｓ等の残留
不純物による場合もあるが、原料を高純度化し、製造工
程を慎重に管理することで改善減少し得るものである。
は難しく、アクセプタ不純物を添加しても、ｎ型となっ
たままか、たとえ、Ｐ型が得られたとしても非常に高抵
抗の結晶となってしまうので、正孔濃度や正孔移動度が
小さすぎてｐｎ接合を起すに到らない。ｐ型ＺｎＳｅが
できにくい原因は、ＺｎＳｅにアクセプタ不純物を添加
することにより、空格子点が形成され、アクセプタを補
償するドナーとして作用し、自己補償効果を起すためで
ある。この自己補償効果はＧａ、Ａｊｌ！、Ｓ等の残留
不純物による場合もあるが、原料を高純度化し、製造工
程を慎重に管理することで改善減少し得るものである。
添加アクセプタ不純物によって発生する自己補償効果を
回避する方法は、例えば特公昭６２−５３３７公報およ
び特公昭６２−５３３８公報等に示されているように母
体結晶のストイキオメトリ−を厳密に制御して行うもの
であるが、室温での正孔濃度が約３ Ｘ １０ ”ｃｍ
−’と低いものしか得られない。従ってｐｎ接合半導体
用としては極めて不十分である。
回避する方法は、例えば特公昭６２−５３３７公報およ
び特公昭６２−５３３８公報等に示されているように母
体結晶のストイキオメトリ−を厳密に制御して行うもの
であるが、室温での正孔濃度が約３ Ｘ １０ ”ｃｍ
−’と低いものしか得られない。従ってｐｎ接合半導体
用としては極めて不十分である。
（発明が解決しようとする課題］
本発明の目的は上記問題点を解消し、アクセプタ不純物
を添加した場合に発生する自己補償効果を抑制すること
ができ、ｐｎ接合半導体として十分な濃度の正孔を有す
るｐ型ＺｎＳｅ結晶の製造方法を提供するものである。
を添加した場合に発生する自己補償効果を抑制すること
ができ、ｐｎ接合半導体として十分な濃度の正孔を有す
るｐ型ＺｎＳｅ結晶の製造方法を提供するものである。
上記目的を達成するために、本発明は分子線エピタキシ
ャル成長装置を用いて、ＺｎＳｅ結晶にＳｅとアルカリ
金属の分子線を同時に照射する点に特徴がある。
ャル成長装置を用いて、ＺｎＳｅ結晶にＳｅとアルカリ
金属の分子線を同時に照射する点に特徴がある。
６ Ｚ ｎ Ｓ ｅ結晶は、事前に作成した結晶であれ
ばよく、例えばノーマル・フリージング法、液相エピタ
キシャル成長法、ブリッジマン法チョコラルスキー法等
を用いて準備することができるが、好ましくは、本発明
で使用する分子線エピタキシャル成長装置の中でエピタ
キシャル成長させたＺｎＳｅ結晶が純度も高（都合がよ
い。該ＺｎＳｅ結晶の大きさは、分子線エピタキシャル
成長装置の基板の位置に設置できるものであればよく、
厚さについても特に限定されないが、約１１１Ｉ１１以
下が適当である。
ばよく、例えばノーマル・フリージング法、液相エピタ
キシャル成長法、ブリッジマン法チョコラルスキー法等
を用いて準備することができるが、好ましくは、本発明
で使用する分子線エピタキシャル成長装置の中でエピタ
キシャル成長させたＺｎＳｅ結晶が純度も高（都合がよ
い。該ＺｎＳｅ結晶の大きさは、分子線エピタキシャル
成長装置の基板の位置に設置できるものであればよく、
厚さについても特に限定されないが、約１１１Ｉ１１以
下が適当である。
該ＺｎＳｅ結晶を基板に設置するには、常用のインジウ
ムを用いればよい。該アルカリ金属としてはＬｉ、Ｎａ
、Ｋを挙げることができる。Ｓｅと該アルカリ金属の分
子線を同時に、該ＺｎＳｅ結晶に対して照射する必要が
あるが、それぞれの分子線の強度は、該アルカリ金属よ
りもＳｅの強度を大とするのが好適であり、実質的にＳ
ｅ雰囲気中でアルカリ金属の分子線を照射するのが良く
例えば、Ｓｅの分子線を約５ Ｘ ｌ ＯＩ４ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ” ・ｓｅｃとし、Ｌｉの分子線を約Ｉ Ｘ
Ｉ Ｑ ” ａｔｏｍｓ／ｃｍ” ・ｓｅｃとすると良
い。
ムを用いればよい。該アルカリ金属としてはＬｉ、Ｎａ
、Ｋを挙げることができる。Ｓｅと該アルカリ金属の分
子線を同時に、該ＺｎＳｅ結晶に対して照射する必要が
あるが、それぞれの分子線の強度は、該アルカリ金属よ
りもＳｅの強度を大とするのが好適であり、実質的にＳ
ｅ雰囲気中でアルカリ金属の分子線を照射するのが良く
例えば、Ｓｅの分子線を約５ Ｘ ｌ ＯＩ４ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ” ・ｓｅｃとし、Ｌｉの分子線を約Ｉ Ｘ
Ｉ Ｑ ” ａｔｏｍｓ／ｃｍ” ・ｓｅｃとすると良
い。
上記分子線の照射時間は該ＺｎＳｅ結晶の大きさにもよ
るが、−７通常１〜１．５時間である。Ｍ Ｚｎ Ｓ
ｅ結晶を２８０℃〜３５０℃に保持することは、該Ｚｎ
Ｓｅをｐ型に変化させる上で特に重要である。２８０℃
未満であると、該アルカリ金属が該ＺｎＳｅ結晶中で十
分にＺｎ原子と置換せず、不純物の活性化率が低下し、
３５０℃を越えると、該アルカリ金属が該ＺｎＳｅ結晶
から脱離してまた不純物の混入と格子間Ｌｉも著しく増
加しアクセプタ濃度が低下するので不都合である。該Ｚ
ｎＳｅ結晶の温度の制御は基板に付属しているヒーター
と熱電対を用いればよい。
るが、−７通常１〜１．５時間である。Ｍ Ｚｎ Ｓ
ｅ結晶を２８０℃〜３５０℃に保持することは、該Ｚｎ
Ｓｅをｐ型に変化させる上で特に重要である。２８０℃
未満であると、該アルカリ金属が該ＺｎＳｅ結晶中で十
分にＺｎ原子と置換せず、不純物の活性化率が低下し、
３５０℃を越えると、該アルカリ金属が該ＺｎＳｅ結晶
から脱離してまた不純物の混入と格子間Ｌｉも著しく増
加しアクセプタ濃度が低下するので不都合である。該Ｚ
ｎＳｅ結晶の温度の制御は基板に付属しているヒーター
と熱電対を用いればよい。
また、本発明で用いる分子線エピタキシャル成長装置は
通常のものであればよく、特に限定されない。
通常のものであればよく、特に限定されない。
尚、Ｓｅを照射しつつ、Ｓｅ雰囲気下でアルカリ金属を
照射すると、ＺｎＳｅ結晶の表面層はＳｅ過剰の状態で
あり、アルカリ原子がＺｎ格子位置に入りやすく、アル
カリ不純物の高濃度表面層が形成され、アルカリアクセ
プタはこの高濃度表面層から、熱により、ＺｎＳｅ結晶
内部へ拡散し、結晶全体がＰ型伝導化されるものと考え
られる。
照射すると、ＺｎＳｅ結晶の表面層はＳｅ過剰の状態で
あり、アルカリ原子がＺｎ格子位置に入りやすく、アル
カリ不純物の高濃度表面層が形成され、アルカリアクセ
プタはこの高濃度表面層から、熱により、ＺｎＳｅ結晶
内部へ拡散し、結晶全体がＰ型伝導化されるものと考え
られる。
〔実施例−１］
第１図は、本発明の一実施例のｐ型ＺｎＳｅ結晶の構造
を示す断面図である。同図で１はｐ型ＧａＡｓ基板で、
２はｐ型ＺｎＳｅ結晶である。残留不純物の影響を極端
に低減した背圧１０−” ｔｏｒｒ以下の分子線エピタ
キシャル法により、ＧａＡｓ（１００）清浄表面上に１
．７μｍの無添加ＺｎＳｅを成長させた後このＺｎＳｅ
結晶を３２０℃に保持しつつ、Ｓｅ分子線照射によりＳ
ｅ雰囲気をつくり、同時にアクセプタ不純物として金属
Ｌｉを約１時間導入しＺｎＳｅをｐ型伝導化した。
を示す断面図である。同図で１はｐ型ＧａＡｓ基板で、
２はｐ型ＺｎＳｅ結晶である。残留不純物の影響を極端
に低減した背圧１０−” ｔｏｒｒ以下の分子線エピタ
キシャル法により、ＧａＡｓ（１００）清浄表面上に１
．７μｍの無添加ＺｎＳｅを成長させた後このＺｎＳｅ
結晶を３２０℃に保持しつつ、Ｓｅ分子線照射によりＳ
ｅ雰囲気をつくり、同時にアクセプタ不純物として金属
Ｌｉを約１時間導入しＺｎＳｅをｐ型伝導化した。
ＳＩＭＳ、フォトルミネッセンス及びＣ−■測定により
、作製した試料の評価を行った。第２図はこの基板温度
３２０℃で作製した試料のＬｉ原子濃度の深さ方向分布
を示している。ＺｎＳｅのＬｉ高濃度表面層の形成や表
面層から結晶内へのＬｉＯ熱拡散を確認した。第３図は
低温（４，２Ｋ）におけるフォトルミネッセンス・スペ
クトルを示している。
、作製した試料の評価を行った。第２図はこの基板温度
３２０℃で作製した試料のＬｉ原子濃度の深さ方向分布
を示している。ＺｎＳｅのＬｉ高濃度表面層の形成や表
面層から結晶内へのＬｉＯ熱拡散を確認した。第３図は
低温（４，２Ｋ）におけるフォトルミネッセンス・スペ
クトルを示している。
２．７９２ｅＶに顕著なピークが現れる。これは浅いア
クセプタに束縛された励起子の発光であり、Ｌｉがアク
セプタとして有効に添加され、ｐ型伝導が生じることが
わかる。２．７０ｅＶに現れる小さなピークは残留不純
物ドナーや格子間ＬｉドナーとＬｉアクセプタ対による
ものである。従って、キャリアー濃度はＬｉアクセプタ
による発光強度が強いほど、又は、ドナーとアクセプタ
対の発光強度が弱いほど高いと考えられる。
クセプタに束縛された励起子の発光であり、Ｌｉがアク
セプタとして有効に添加され、ｐ型伝導が生じることが
わかる。２．７０ｅＶに現れる小さなピークは残留不純
物ドナーや格子間ＬｉドナーとＬｉアクセプタ対による
ものである。従って、キャリアー濃度はＬｉアクセプタ
による発光強度が強いほど、又は、ドナーとアクセプタ
対の発光強度が弱いほど高いと考えられる。
〔実施例−２〕
基板温度を２００℃〜４５０℃の間で変えた以外は実施
例−１と同様にしてＺｎＳｅ結晶にＳｅとＬｉの分子線
を照射した。第４図は、Ｌｉアクセプタ発光とドナーと
アクセプタ対発光の強度比の基板温度に対する依存性を
示している。強度比は２８０℃と３５０℃の間では一定
であるが、それより低い又は高い温度では減少する。低
い基板温度におけるキャリアー濃度の減少は基板温度の
減少に伴うＬｉとＺｎとの置換率の低下によるもの、高
い基板温度におけるキャリアー濃度の減少は基板温度の
増加と共に不純物の混入と格子間Ｌｉの増加によるもの
と考えられる。Ｃ−■測定により求めたキャリアー濃度
基板温度依存性も同じ傾向を示している。
例−１と同様にしてＺｎＳｅ結晶にＳｅとＬｉの分子線
を照射した。第４図は、Ｌｉアクセプタ発光とドナーと
アクセプタ対発光の強度比の基板温度に対する依存性を
示している。強度比は２８０℃と３５０℃の間では一定
であるが、それより低い又は高い温度では減少する。低
い基板温度におけるキャリアー濃度の減少は基板温度の
減少に伴うＬｉとＺｎとの置換率の低下によるもの、高
い基板温度におけるキャリアー濃度の減少は基板温度の
増加と共に不純物の混入と格子間Ｌｉの増加によるもの
と考えられる。Ｃ−■測定により求めたキャリアー濃度
基板温度依存性も同じ傾向を示している。
求めた最も高いキャリアー濃度はＩ Ｘ １０ ”ｃｏ
ｄ−３である。
ｄ−３である。
本発明によればアクセプタ不純物を有効に添加したｐｎ
接合半導体として十分な濃度の正孔を有するｐ型ＺｎＳ
ｅ結晶を得ることができる。
接合半導体として十分な濃度の正孔を有するｐ型ＺｎＳ
ｅ結晶を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例のｐ型ＺｎＳｅ結晶の構造を
示す断面図である。第２図は本発明の一実施例で得られ
たＬｉ添加ＺｎＳｅ結晶のＬｉ原子濃度の深さ方向分布
。第３図は本発明の一実施例で得られたＬｉ添加ＺｎＳ
ｅ結晶の低温フォトルミネッセンス・スペクトルである
。第４図は本発明の一実施例で得られたＬｉ添加ＺｎＳ
ｅ結晶のＬｉアクセプタ発光とドナーとアクセプタ対発
光の強度比の基板温度依存性をそれぞれ示す。 １−ＧａＡｓ基板、２ ＝・ＺｎＳｅ（Ｌｉ）結晶、３
・・・アクセプタ束縛励起子発光、４・・・ドナーとア
クセプタ対発光。 特許出願人 住友金属鉱山株式会社 第 図 深 さ （ｍｉｃｒｏｎｓ） 第 図 、４４０ 波長（ｎｍ ） α℃ 第 図 基板温度 （℃） 第 図
示す断面図である。第２図は本発明の一実施例で得られ
たＬｉ添加ＺｎＳｅ結晶のＬｉ原子濃度の深さ方向分布
。第３図は本発明の一実施例で得られたＬｉ添加ＺｎＳ
ｅ結晶の低温フォトルミネッセンス・スペクトルである
。第４図は本発明の一実施例で得られたＬｉ添加ＺｎＳ
ｅ結晶のＬｉアクセプタ発光とドナーとアクセプタ対発
光の強度比の基板温度依存性をそれぞれ示す。 １−ＧａＡｓ基板、２ ＝・ＺｎＳｅ（Ｌｉ）結晶、３
・・・アクセプタ束縛励起子発光、４・・・ドナーとア
クセプタ対発光。 特許出願人 住友金属鉱山株式会社 第 図 深 さ （ｍｉｃｒｏｎｓ） 第 図 、４４０ 波長（ｎｍ ） α℃ 第 図 基板温度 （℃） 第 図
Claims (2)
- （１）分子線エピタキシャル成長装置を用いて、ＺｎＳ
ｅ結晶にＳｅとアルカリ金属の分子線を同時に照射する
ことを特徴とするｐ型ＺｎＳｅ結晶の製造方法。 - （２）分子線エピタキシャル成長装置を用いて、２８０
℃以上３５０℃以下の温度に保持したＺｎＳｅ結晶にＳ
ｅとＬｉの分子線を同時に照射することを特徴とするｐ
型ＺｎＳｅ結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24706890A JPH04130097A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | ｐ型ＺｎＳｅ結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24706890A JPH04130097A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | ｐ型ＺｎＳｅ結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04130097A true JPH04130097A (ja) | 1992-05-01 |
Family
ID=17157952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24706890A Pending JPH04130097A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | ｐ型ＺｎＳｅ結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04130097A (ja) |
-
1990
- 1990-09-19 JP JP24706890A patent/JPH04130097A/ja active Pending
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