MBE成長GaCrN結晶中の空孔型欠陥の陽電子消滅法による評価

Positron annihilation study on vacancy-type defects in MBE-grown GaCrN films

薮内 敦; 前川 雅樹; 長谷川 繁彦*; 朝日 一*; 河裾 厚男

Yabuuchi, Atsushi; Maekawa, Masaki; Hasegawa, Shigehiko*; Asahi, Hajime*; Kawasuso, Atsuo

GaCrN希薄磁性半導体の結晶成長においては、高濃度にCrを固溶させるために低温で結晶成長が行われているが低温成長では空孔型欠陥の導入が予想される。希薄磁性半導体の磁化状態は空孔型欠陥の存在に影響を受けることが考えられるため、成長条件と成長層への空孔型欠陥の導入量との関係を把握しておくことは重要である。本研究では陽電子消滅法を用いて、MBE成長GaCrNに含まれる空孔型欠陥の成長温度依存性並びにSiドープ効果について評価した。その結果、成長温度700Cの高温成長GaCrNのSパラメータ(消滅線エネルギー分布における中心強度)はMOCVD成長GaN/Sapphireテンプレート基板のS値と同等で空孔型欠陥の存在は確認されず、Siドープによる変化も見られなかった。一方で、成長温度540Cの低温成長アンドープGaCrNではSパラメータの増大が観測され、さらに低温成長SiドープGaCrNではS値は減少した。これは低温成長GaCrN層には空孔型欠陥が存在し、さらにSiドープにより欠陥濃度が低減したことを示唆する結果である。

In the crystalline growth of the GaCrN dilute magnetic semiconductor, the growth is carried out in a relatively low temperature to increase Cr concentration. However, it is expected that vacancy-type defects are introduced into the low temperature growth films. It is considered that the magnetized state of the dilute magnetic semiconductor is influenced from the existence of the vacancy-type defects. Thus, it is important to understand the relation between the growth conditions and the vacancy-type defects concentration. In the present study, we investigated the growth temperature dependency and the effect of Si doping on vacancy-type defects introduction in MBE-grown GaCrN films. The result of our experiment suggested that the vacancy-type defect exists in low temperature growth GaCrN film. Furthermore, the defect concentration was decreased with Si doping.