JPH06234599A - ｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法 - Google Patents
ｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法Info
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- JPH06234599A JPH06234599A JP2127893A JP2127893A JPH06234599A JP H06234599 A JPH06234599 A JP H06234599A JP 2127893 A JP2127893 A JP 2127893A JP 2127893 A JP2127893 A JP 2127893A JP H06234599 A JPH06234599 A JP H06234599A
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- type znse
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 異なるキャリア濃度のｐ型ＺｎＳｅ層を容易
に形成できるｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 基板上にＺｎ分子線（II族分子線）とＳｅ分
子線（VI族分子線）を同時に照射すると共に窒素ラジカ
ルビームを照射してｐ型ＺｎＳｅ層を形成する際に、Ｚ
ｎ分子線とＳｅ分子線の圧力比を選択して所定のキャリ
ア濃度を得る。
に形成できるｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 基板上にＺｎ分子線（II族分子線）とＳｅ分
子線（VI族分子線）を同時に照射すると共に窒素ラジカ
ルビームを照射してｐ型ＺｎＳｅ層を形成する際に、Ｚ
ｎ分子線とＳｅ分子線の圧力比を選択して所定のキャリ
ア濃度を得る。
Description
【０００１】
【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（ＭＢＥ法）を用いたｐ型ＺｎＳｅ（セレン化亜
鉛）の結晶成長方法に関するものである。
成長法（ＭＢＥ法）を用いたｐ型ＺｎＳｅ（セレン化亜
鉛）の結晶成長方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＺｎＳｅ等のII−VI族化合物半導体は直
接遷移型の広禁制帯幅を有し、紫外光から青色、緑色光
に至る発光が可能である。現在、この材料を用いた半導
体レーザや発光ダイオード等の発光素子の研究が活発に
行われている。
接遷移型の広禁制帯幅を有し、紫外光から青色、緑色光
に至る発光が可能である。現在、この材料を用いた半導
体レーザや発光ダイオード等の発光素子の研究が活発に
行われている。
【０００３】斯る発光素子は、例えばＡｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ５９（２７），３０
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９９１の３６１９頁〜３６２１頁
に開示されている。
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ５９（２７），３０
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９９１の３６１９頁〜３６２１頁
に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、キャリ
ア濃度の大きく異なる複数のｐ型ＺｎＳｅ層、ｐ型Ｚｎ
（Ｓ，Ｓｅ）層等を窒素ラジカルビームを用いてＭＢＥ
法で形成する場合、良好な結晶性が得られる結晶成長温
度範囲（基板温度）、窒素ラジカルビームの圧力（流
量）、又窒素ラジカルビームを生成するための放電パワ
ーの可変範囲が狭く、これら範囲内で得られるキャリア
濃度の範囲は狭いため、従来、ＭＢＥ装置の変更を伴わ
ずに、大きく異なるキャリア濃度のｐ型ＺｎＳｅ層等を
得ることは困難であった。
ア濃度の大きく異なる複数のｐ型ＺｎＳｅ層、ｐ型Ｚｎ
（Ｓ，Ｓｅ）層等を窒素ラジカルビームを用いてＭＢＥ
法で形成する場合、良好な結晶性が得られる結晶成長温
度範囲（基板温度）、窒素ラジカルビームの圧力（流
量）、又窒素ラジカルビームを生成するための放電パワ
ーの可変範囲が狭く、これら範囲内で得られるキャリア
濃度の範囲は狭いため、従来、ＭＢＥ装置の変更を伴わ
ずに、大きく異なるキャリア濃度のｐ型ＺｎＳｅ層等を
得ることは困難であった。
【０００５】本発明は斯る問題点に鑑みてなされたもの
であり、異なるキャリア濃度のｐ型ＺｎＳｅ層を容易に
形成できるｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法を提供すること
を目的とする。
であり、異なるキャリア濃度のｐ型ＺｎＳｅ層を容易に
形成できるｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のｐ型ＺｎＳｅの
結晶成長方法は、基板上に複数のｐ型ＺｎＳｅ層をＭＢ
Ｅ法により積層させるｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法にお
いて、前記複数のｐ型ＺｎＳｅ層の各層毎にII族分子線
とVI族分子線との圧力比を選択してキャリア濃度を制御
することを特徴とする。
結晶成長方法は、基板上に複数のｐ型ＺｎＳｅ層をＭＢ
Ｅ法により積層させるｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法にお
いて、前記複数のｐ型ＺｎＳｅ層の各層毎にII族分子線
とVI族分子線との圧力比を選択してキャリア濃度を制御
することを特徴とする。
【０００７】特に、前記ｐ型ＺｎＳｅ層は、窒素ラジカ
ルビームの照射により形成されることを特徴とする。
ルビームの照射により形成されることを特徴とする。
【０００８】
【作用】II族分子線とVI族分子線との圧力比を変えるこ
とにより、ｐ型ＺｎＳｅのキャリア濃度が顕著に変わる
ので、ｐ型ＺｎＳｅ層のキャリア濃度を広範囲の値の中
から容易に選択できる。
とにより、ｐ型ＺｎＳｅのキャリア濃度が顕著に変わる
ので、ｐ型ＺｎＳｅ層のキャリア濃度を広範囲の値の中
から容易に選択できる。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例としてｐ型ＺｎＳｅを結晶
成長する場合について説明する。
成長する場合について説明する。
【００１０】最初に図１に示す本実施例で用いる従来周
知のＭＢＥ装置の概略を説明する。
知のＭＢＥ装置の概略を説明する。
【００１１】図中、１は真空容器であって、この容器１
内を真空排気する超高真空排気装置２が備わっている。
この真空容器１内には、複数の分子線源（蒸発用ルツ
ボ）３、４、窒素ラジカルビーム源５、及び基板支持機
構６等が設けられている。本実施例の窒素ラジカルビー
ム源５は、このビーム源５に供給されるＮ2（窒素分
子）ガスを高周波放電させることによりＮ2分子が励起
してなる窒素（Ｎ2）ラジカルビームを発生する。ここ
では、高周波放電として、ｒｆ（ラジオ波）放電で行っ
たが、マイクロ波放電やＥＣＲ放電でもよい。
内を真空排気する超高真空排気装置２が備わっている。
この真空容器１内には、複数の分子線源（蒸発用ルツ
ボ）３、４、窒素ラジカルビーム源５、及び基板支持機
構６等が設けられている。本実施例の窒素ラジカルビー
ム源５は、このビーム源５に供給されるＮ2（窒素分
子）ガスを高周波放電させることによりＮ2分子が励起
してなる窒素（Ｎ2）ラジカルビームを発生する。ここ
では、高周波放電として、ｒｆ（ラジオ波）放電で行っ
たが、マイクロ波放電やＥＣＲ放電でもよい。
【００１２】ｐ型ＺｎＳｅの結晶成長は次のように行わ
れる。
れる。
【００１３】まず原料となる高純度のＺｎ（亜鉛：II族
元素）とＳｅ（セレン：VI族元素）をそれぞれ分子線源
３、４に充填すると共に表面を清浄したＧａＡｓ単結晶
基板７を基板支持機構６に装着する。
元素）とＳｅ（セレン：VI族元素）をそれぞれ分子線源
３、４に充填すると共に表面を清浄したＧａＡｓ単結晶
基板７を基板支持機構６に装着する。
【００１４】次に、真空容器１内を超高真空排気装置２
を作動させて１０-9Ｔｏｒｒ以下程度にまで排気した
後、以下に述べる分子線から基板７を遮蔽するシャッタ
（図示せず）を閉じて（遮蔽状態）にして前記基板７の
温度を例えば３００℃に保持する。
を作動させて１０-9Ｔｏｒｒ以下程度にまで排気した
後、以下に述べる分子線から基板７を遮蔽するシャッタ
（図示せず）を閉じて（遮蔽状態）にして前記基板７の
温度を例えば３００℃に保持する。
【００１５】その後、各分子線源３、４を所望の分子線
圧力（分子線流量）が得られるように加熱する。
圧力（分子線流量）が得られるように加熱する。
【００１６】次に、前記シャッタを開放し、基板７上に
分子源３、４から夫々出力したＺｎ分子線８、Ｓｅ分子
線９を照射すると共に窒素ラジカルビーム源５から出力
した窒素ラジカルビーム１０を照射して窒素ドープのｐ
型ＺｎＳｅ層を形成する。
分子源３、４から夫々出力したＺｎ分子線８、Ｓｅ分子
線９を照射すると共に窒素ラジカルビーム源５から出力
した窒素ラジカルビーム１０を照射して窒素ドープのｐ
型ＺｎＳｅ層を形成する。
【００１７】図２に上述の結晶成長においてＺｎ分子線
（以下、II族元素からなる分子線をII族分子線と呼ぶ）
とＳｅ分子線（以下、VI族元素からなる分子線をVI族分
子線と呼ぶ）の圧力比を変えて形成した場合のその圧力
比とｐ型ＺｎＳｅ層のキャリア濃度及び窒素濃度の関係
を示す。尚、以下に示す表１はこの図２で示した各分子
線圧力等を示すものである。
（以下、II族元素からなる分子線をII族分子線と呼ぶ）
とＳｅ分子線（以下、VI族元素からなる分子線をVI族分
子線と呼ぶ）の圧力比を変えて形成した場合のその圧力
比とｐ型ＺｎＳｅ層のキャリア濃度及び窒素濃度の関係
を示す。尚、以下に示す表１はこの図２で示した各分子
線圧力等を示すものである。
【００１８】
【表１】
【００１９】ここでは、窒素ラジカルビームは窒素ラジ
カルビーム源５での放電パワーが１４０Ｗで作成され、
ビーム圧力が２×１０-5Ｔｏｒｒと一定である。またｐ
型ＺｎＳｅ層の層厚は１μｍと一定とした。尚、キャリ
ア濃度はＣ−Ｖ法（静電容量−電圧特性に基づく方法）
を用いて得られたイオン化不純物濃度である。また窒素
濃度はＳＩＭＳ法（二次イオン質量分析法）により80Ｓ
ｅＮのイオンを検出二次イオンとして測定して求めたも
のであり、そのバックグランドレベルは１×１０17ｃｍ
-3である。
カルビーム源５での放電パワーが１４０Ｗで作成され、
ビーム圧力が２×１０-5Ｔｏｒｒと一定である。またｐ
型ＺｎＳｅ層の層厚は１μｍと一定とした。尚、キャリ
ア濃度はＣ−Ｖ法（静電容量−電圧特性に基づく方法）
を用いて得られたイオン化不純物濃度である。また窒素
濃度はＳＩＭＳ法（二次イオン質量分析法）により80Ｓ
ｅＮのイオンを検出二次イオンとして測定して求めたも
のであり、そのバックグランドレベルは１×１０17ｃｍ
-3である。
【００２０】図２又は表１から判るように、VI族分子線
圧力／II族分子線圧力（圧力比）が小さくなる程、ｐ型
ＺｎＳｅ層内の窒素濃度が顕著に増加すると共にｐ型キ
ャリア濃度が顕著に増加する。従って、前記圧力比を所
望の値に設定することにより、前記ｐ型キャリア濃度を
広範囲から選択できることが判る。例えば、ここで用い
た窒素ラジカルビームの圧力が２×１０-5Ｔｏｒｒの場
合は、前記圧力比を１〜４程度内から設定することによ
り、ｐ型キャリア濃度を１０15ｃｍ-3台から１０17ｃｍ
-3台の範囲から選択できる。
圧力／II族分子線圧力（圧力比）が小さくなる程、ｐ型
ＺｎＳｅ層内の窒素濃度が顕著に増加すると共にｐ型キ
ャリア濃度が顕著に増加する。従って、前記圧力比を所
望の値に設定することにより、前記ｐ型キャリア濃度を
広範囲から選択できることが判る。例えば、ここで用い
た窒素ラジカルビームの圧力が２×１０-5Ｔｏｒｒの場
合は、前記圧力比を１〜４程度内から設定することによ
り、ｐ型キャリア濃度を１０15ｃｍ-3台から１０17ｃｍ
-3台の範囲から選択できる。
【００２１】上述では、Ｚｎ、Ｓｅ以外のII族元素、VI
族元素を含まないｐ型ＺｎＳｅについて述べたが、本発
明のｐ型ＺｎＳｅはＣｄ、Ｍｇ等のII族元素やＳ、Ｔｅ
等のVI族元素が微量に含まれたｐ型ＺｎＳｅも含む。こ
の場合もII族分子線圧力とVI族分子線圧力の圧力比、即
ちII族分子線の合計圧力とVI族分子線の合計圧力の比を
選ぶことにより、ｐ型ＺｎＳｅのｐ型キャリア濃度を広
範囲から選択できる。この場合、図１で示した以外の分
子線源が必要であるのは勿論のことである。
族元素を含まないｐ型ＺｎＳｅについて述べたが、本発
明のｐ型ＺｎＳｅはＣｄ、Ｍｇ等のII族元素やＳ、Ｔｅ
等のVI族元素が微量に含まれたｐ型ＺｎＳｅも含む。こ
の場合もII族分子線圧力とVI族分子線圧力の圧力比、即
ちII族分子線の合計圧力とVI族分子線の合計圧力の比を
選ぶことにより、ｐ型ＺｎＳｅのｐ型キャリア濃度を広
範囲から選択できる。この場合、図１で示した以外の分
子線源が必要であるのは勿論のことである。
【００２２】尚、各分子線圧力及び窒素ラジカルビーム
圧力は、ｐ型ＺｎＳｅ内の窒素以外の不純物を低減する
ため真空容器内の排気後の圧力より高くする必要があ
る。通常真空容器内は上述のように１０-9Ｔｏｒｒ以下
に真空排気されるので、例えば各分子線圧力は夫々従来
と同様に１０-8Ｔｏｒｒ台の前半〜１０-6Ｔｏｒｒ台の
後半で選択される。
圧力は、ｐ型ＺｎＳｅ内の窒素以外の不純物を低減する
ため真空容器内の排気後の圧力より高くする必要があ
る。通常真空容器内は上述のように１０-9Ｔｏｒｒ以下
に真空排気されるので、例えば各分子線圧力は夫々従来
と同様に１０-8Ｔｏｒｒ台の前半〜１０-6Ｔｏｒｒ台の
後半で選択される。
【００２３】また、上述の方法では、窒素ラジカルビー
ムの圧力等の他の条件を変えることにより、ｐ型キャリ
ア濃度が選択できる範囲を大きくすることが可能であ
る。
ムの圧力等の他の条件を変えることにより、ｐ型キャリ
ア濃度が選択できる範囲を大きくすることが可能であ
る。
【００２４】斯る方法では、ＭＢＥ装置の変更なしにII
族分子線圧力とVI族分子線圧力との圧力比を変えるだけ
で、キャリア濃度を広範囲の中から所定値に制御した結
晶性のよいｐ型ＺｎＳｅを形成できるので、キャリア濃
度の異なる結晶性のよいｐ型ＺｎＳｅ層を容易に作成で
きる。従って、キャリア濃度の異なるｐ型ＺｎＳｅ層を
有する半導体レーザ、発光ダイオード等のＺｎＳｅ素子
を素子特性良く容易に製造できる。
族分子線圧力とVI族分子線圧力との圧力比を変えるだけ
で、キャリア濃度を広範囲の中から所定値に制御した結
晶性のよいｐ型ＺｎＳｅを形成できるので、キャリア濃
度の異なる結晶性のよいｐ型ＺｎＳｅ層を容易に作成で
きる。従って、キャリア濃度の異なるｐ型ＺｎＳｅ層を
有する半導体レーザ、発光ダイオード等のＺｎＳｅ素子
を素子特性良く容易に製造できる。
【００２５】特に、窒素ラジカルビームを発生させるた
めの放電条件を最も安定な状態にしても広範囲の中から
所定の値のキャリア濃度を有するｐ型ＺｎＳｅを得られ
る。この結果、前記ＺｎＳｅ素子はその製造が極めて容
易になると共にｐ型ＺｎＳｅ層のキャリア濃度が高精度
に制御されるので、顕著に良好な素子特性を有する。
めの放電条件を最も安定な状態にしても広範囲の中から
所定の値のキャリア濃度を有するｐ型ＺｎＳｅを得られ
る。この結果、前記ＺｎＳｅ素子はその製造が極めて容
易になると共にｐ型ＺｎＳｅ層のキャリア濃度が高精度
に制御されるので、顕著に良好な素子特性を有する。
【００２６】
【発明の効果】本発明のｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法
は、II族分子線とVI族分子線との圧力比を選択してｐ型
ＺｎＳｅ層のキャリア濃度を変えるので、従来のように
ＭＢＥ装置の変更することなく、広範囲の中から所定の
ｐ型キャリア濃度を容易に選択できると共にｐ型ＺｎＳ
ｅ層の結晶性も優れる。
は、II族分子線とVI族分子線との圧力比を選択してｐ型
ＺｎＳｅ層のキャリア濃度を変えるので、従来のように
ＭＢＥ装置の変更することなく、広範囲の中から所定の
ｐ型キャリア濃度を容易に選択できると共にｐ型ＺｎＳ
ｅ層の結晶性も優れる。
【００２７】このように、キャリア濃度の異なった結晶
性のよいｐ型ＺｎＳｅ層を容易に形成できるので、キャ
リア濃度の異なるｐ型ＺｎＳｅ層を有する半導体レー
ザ、発光ダイオード等のＺｎＳｅ素子を素子特性よく且
つ容易に製造できる。
性のよいｐ型ＺｎＳｅ層を容易に形成できるので、キャ
リア濃度の異なるｐ型ＺｎＳｅ層を有する半導体レー
ザ、発光ダイオード等のＺｎＳｅ素子を素子特性よく且
つ容易に製造できる。
【００２８】特に、前記ｐ型ＺｎＳｅ層が窒素ラジカル
ビームの照射により形成される場合、この窒素ラジカル
ビームを発生させる条件を最も安定な状態に設定しても
広範囲の中から所定のキャリア濃度が得られるので、所
定のキャリア濃度のｐ型ＺｎＳｅ層を極めて容易に作成
できる。従って、前記ＺｎＳｅ素子はより良好な素子特
性を有し、その製造も極めて容易である。
ビームの照射により形成される場合、この窒素ラジカル
ビームを発生させる条件を最も安定な状態に設定しても
広範囲の中から所定のキャリア濃度が得られるので、所
定のキャリア濃度のｐ型ＺｎＳｅ層を極めて容易に作成
できる。従って、前記ＺｎＳｅ素子はより良好な素子特
性を有し、その製造も極めて容易である。
【図１】本発明の一実施例で用いるＭＢＥ装置の概略図
である。
である。
【図２】VI族分子線圧力／II族分子線圧力とｐ型ＺｎＳ
ｅのキャリア濃度の関係を示す図である。
ｅのキャリア濃度の関係を示す図である。
１ 真空容器（真空チャンバー） ２ 超高真空排気装置 ３ 分子線源 ４ 分子線源 ５ 窒素ラジカルビーム源 ７ 基板 ８ Ｚｎ分子線 ９ Ｓｅ分子線 １０ 窒素ラジカルビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に複数のｐ型ＺｎＳｅ層を分子線
エピタキャル成長法により積層させるｐ型ＺｎＳｅの結
晶成長方法において、 前記複数のｐ型ＺｎＳｅ層の各層毎にII族分子線とVI族
分子線との圧力比を選択してキャリア濃度を制御するこ
とを特徴とするｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法。 - 【請求項２】 前記ｐ型ＺｎＳｅ層は、窒素ラジカルビ
ームの照射により形成することを特徴とする請求項１記
載のｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2127893A JPH06234599A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | ｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2127893A JPH06234599A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | ｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06234599A true JPH06234599A (ja) | 1994-08-23 |
Family
ID=12050673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2127893A Pending JPH06234599A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | ｐ型ＺｎＳｅの結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06234599A (ja) |
-
1993
- 1993-02-09 JP JP2127893A patent/JPH06234599A/ja active Pending
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