Characterization of homoepitaxial and heteroepitaxial ZnO films grown by pulsed laser deposition

パルスレーザー沈殿法によって育成したホモ及びヘテロエピタキシャル酸化亜鉛薄膜の評価

Chen, Z. Q.; 山本 春也; 河裾 厚男; Xu, Y. H.; 関口 隆史*

Chen, Z. Q.; Yamamoto, Shunya; Kawasuso, Atsuo; Xu, Y. H.; Sekiguchi, Takashi*

酸化アルミ及び酸化亜鉛単結晶基板を用いて、パルスレーザー沈殿法により、ホモ及びヘテロエピタキシャル酸化亜鉛薄膜を作製した。原子間力顕微鏡により観測された表面ラフネスは基板材料に依存していることがわかった。すなわち、ヘテロエピ膜の表面ラフネスの方が、極めて大きいことがわかった。陽電子消滅の結果は、ホモエピ膜の方がより高濃度に結晶欠陥を含むことを示した。ラマン散乱測定は閃亜鉛構造に由来する437cmのピークを示した。いずれの膜も非常に強い紫外発光を示し、それらが優れた光学特性を持つことが明らかになった。

Homo- and heteroepitaxial ZnO films were grown by pulsed laser deposition on single crystal ZnO substrate and AlO substrate, respectively. The surface roughness probed by atomic force microscope (AFM) depends strongly on the substrate, which is much larger for the heteroepitaxial layer. Doppler broadening of positron annihilation measurements show existence of defects in both of the films, with a higher concentration in the homoepitaxial film. Raman scattering measurements reveal the E2 phonon vibration mode at 437 cm, which is characteristic of the wurtzite structure. These films show strong ultraviolet (UV) emission at 3.3 eV from the cathodoluminescence measurements, which indicates good optical properties.