JP5122082B2 - 電子デバイス用導電性ヘテロ構造化合物膜形成方法 - Google Patents
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基体上に電子デバイス用導電性ヘテロ構造化合物の膜を形成する方法であって、
トリス−エチルシクロペンタジエニル−エルビウムを分解させる工程を有する
ことを特徴とする電子デバイス用導電性ヘテロ構造化合物膜形成方法によって解決される。
トリス−エチルシクロペンタジエニル−エルビウムを分解させる工程を有する
ことを特徴とする電子デバイス用導電性ヘテロ構造化合物膜形成方法によって解決される。
上記トリス−エチルシクロペンタジエニル−エルビウムの分解は、熱、プラズマ、光、レーザの群の中から選ばれる手法により行われる。
トリス−エチルシクロペンタジエニル−エルビウムからなる
ことを特徴とする電子デバイス用導電性ヘテロ構造化合物膜形成材料によって解決される。
トリス−エチルシクロペンタジエニル−エルビウムからなる
ことを特徴とする電子デバイス用導電性ヘテロ構造化合物膜形成材料によって解決される。
[トリス−エチルシクロペンタジエニル−エルビウムの合成]
トリス−エチルシクロペンタジエニル−エルビウム(EtCp3Er)が次のようにして合成された。
先ず、市販のエチルシクロペンタジエンと粉末状の金属ナトリウムとを溶媒中で反応させ、エチルシクロペンタジエニルナトリウムを合成した。この時の溶媒は、テトラヒドロフラン、ヘキサンなどであって、有機金属に不活性なものなら用いられる。又、粉末状の金属ナトリウムの代わりにNaH,NaNH2でも可能である。アルキルリチウム等を用いてエチルシクロペンタジエニルリチウムを合成しても良い。
合成されたエチルシクロペンタジエニルナトリウムと無水塩化エルビウムとを溶媒中で反応させ、EtCp3Erを合成した。この時の溶媒はテトラヒドロフラン、ヘキサンなどであって、有機金属に不活性なものなら用いられる。
溶媒を濃縮後、残渣からEtCp3Erを溶媒抽出または蒸留抽出によって回収し、得られた粗生物を精密蒸留によって精製し、EtCp3Erを得た。
又、化学組成も理論式と一致していた。更に、ICP−MASSによれば、金属不純物は検出限界以下の高純度品であることが確認された。
尚、上記の合成が数回試みられた。その際の収率は35〜75%であった。
これに対して、トリス−シクロペンタジエニル−エルビウム(Cp3Er)の収率は35%より低く、EtCp3Erの製造コストはCp3Erの製造コストよりも低いことが判った。
又、Erの代わりに、Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Tm,Ybが用いられて同様に行われ、トリス−エチルシクロペンタジエニル−Lnが合成された。
図1は成膜装置(MOCVD)の概略図である。同図中、1a,1b,1c,1d,1eは原料容器、3は加熱器、4は分解反応炉、5は基板である。
容器1a,1b,1c,1d,1eには、各々、トリエチルガリウム(TEG)、トリメチルインジウム(TMI)、EtCp3Er、ターシャリ−ブチルアルシン(TBAs)、ターシャリ−ブチルフォスフィン(TBP)が入れられており、室温〜150℃の範囲の温度で保持されている。そして、キャリアガスとして水素が1〜2000ml/minの割合で吹き込まれた。分解反応炉4内は0.1atmにされ、基板温度は流す原料種によって450℃〜700℃に変化させた。初めにTBAsとTEGとが、次にTBPとTEGとTMIとが、その次にTBPとEtCp3Erとが、最後にTBPとTEGとTMIとが流された。このようにして、基板5上に薄膜が形成された。
成膜後に基板を取り出し、膜の断面のSEM像を観測すると共に、SIMSプロファイルの結果とを合わせることによって、基板/GaAs/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)/ErP/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)の構造の電子デバイス用(導電性)ヘテロ構造化合物の膜が基板上に作成されていることが確認された。
実施例1において、TBPの代わりに水素、希釈酸素、アルキルヒドラジン、TBAs、トリメチルアンチモンをEtCp3Erと共に流した以外は同様に行った。
そして、基板/GaAs/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)/Er/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)の構造の電子デバイス用ヘテロ構造化合物(化合物半導体)の膜が基板上に作成された素子(実施例2)、
基板/GaAs/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)/Er2O3/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)の構造の電子デバイス用(導電性)ヘテロ構造化合物の膜が基板上に作成された素子(実施例3)、
基板/GaAs/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)/ErN/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)の構造の電子デバイス用(導電性)ヘテロ構造化合物の膜が基板上に作成された素子(実施例4)、
基板/GaAs/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)/ErAs/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)の構造の電子デバイス用(導電性)ヘテロ構造化合物の膜が基板上に作成された素子(実施例5)、
基板/GaAs/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)/ErSb/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)の構造の電子デバイス用(導電性)ヘテロ構造化合物の膜が基板上に作成された素子(実施例6)を得た。
尚、上記実施例において、熱分解の代わりに、プラズマ、光、レーザー、マイクロ波による分解手段を用いて同様に行った処、同様な結果が得られた。
図1の成膜装置を用いた。容器1a,1b,1c,1d,1eには、各々、TEG,TMI,EtCp3Er,TBAs,TBPが入れられており、室温〜150℃の範囲の温度で保持されている。そして、キャリアガスとして水素が1〜2000ml/minの割合で吹き込まれた。分解反応炉4内は0.1atmにされ、基板温度は流す原料種によって450℃〜700℃に変化させた。初めにTBAsとTEGとが、次にTBPとTEGとTMIとが、その次にTBAsとTEGとEtCp3Erとが、最後にTBPとTEGとTMIとが流された。尚、EtCp3Erを流す際、Ar希釈酸素(酸素濃度38ppm)を1〜50ml/minの割合で同時に供給した。
このようにして、基板5上に薄膜が形成された。
この素子(発光デバイス)の発光スペクトルを観察した処、室温で波長1.5μm帯に高輝度でシャープな発光が観察された。又、その発光波長は環境温度に対して極めて安定であった。
実施例7において、GaInP膜とGaAs:Er,O膜との界面にErを添加していないGaAs膜を持つ、すなわち基板/GaAs/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)/GaAs/GaAs:Er,O/GaAs/Ga(1−x)InxP(xは0〜1の数)の構造の電子デバイス用ヘテロ構造化合物(化合物半導体)の膜が基板上に作成されている素子を作成した。尚、GaAs膜はTBAsとTEGとを流すことによって成膜された。
この素子(発光デバイス)は、実施例7の素子のものよりも発光効率に優れていた。
図1の成膜装置を用いた。容器1a,1b,1c,1d,1eには、各々、TEG,TMI,EtCp3Er,TBAs,TBPが入れられており、室温〜150℃の範囲の温度で保持されている。そして、キャリアガスとして水素が1〜2000ml/minの割合で吹き込まれた。分解反応炉4内は0.1atmにされ、基板温度は流す原料種によって450℃〜700℃に変化させた。初めにTBPとEtCp3Erとが、次にTBPとTMIとが、最後にTBPとEtCp3Erとが流された。
このようにして、基板5上に薄膜が形成された。
成膜後に基板を取り出し、膜の断面のSEM像を観測すると共に、SIMSプロファイルの結果とを合わせることによって、基板/ErP/InP/ErPの構造の電子デバイス用(導電性)ヘテロ構造化合物の膜が基板上に作成されていることが確認された。
3 加熱器
4 分解反応炉
5 基板
代理人 宇 高 克 己
Claims (3)
- 基体上に電子デバイス用導電性ヘテロ構造化合物の膜を形成する方法であって、
トリス−エチルシクロペンタジエニル−エルビウムを分解させる工程を有する
ことを特徴とする電子デバイス用導電性ヘテロ構造化合物膜形成方法。 - Er,ErN,ErP,ErAs,ErSb、酸素と結合したErを含むGaAs又はGa(1−x)InxP(xは0〜1の数)の群の中から選ばれる電子デバイス用導電性ヘテロ構造化合物の膜を形成する方法であって、
トリス−エチルシクロペンタジエニル−エルビウムを分解させる工程を有する
ことを特徴とする電子デバイス用導電性ヘテロ構造化合物膜形成方法。 - 発光デバイスにおける導電性ヘテロ構造化合物膜を形成することを特徴とする請求項1又は請求項2の電子デバイス用導電性ヘテロ構造化合物膜形成方法。
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