表面分析からこんなことがわかります

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はじめに

PL装置はもっているが紫外領域の測定はできない、という研究者の方が多いようです。紫外領域の発光をカソードルミネッセンス(CL)で測定した事例を紹介します。ワイドバンドギャップ半導体である AlGaNからの紫外域のCL発光を測定し、Al組成を評価ました。

紫外領域のカソードルミネッセンス(CL)測定

GaN on Si基板のCL測定結果

下図はSi基板の上にGaNが成膜されたパワーデバイス用の基板を、断面からCL測定した結果です。Si基板上にはバッファー層としてAlGaNの組成を振った多層構造が成膜されています、各層から抽出したスペクトルを右に示しています。Al組成に依存した発光ピーク波長の変化が確認できます。

GaN on Si基板のCL測定結果

発光ピーク波長からの組成評価

GaN on Si基板のCL測定結果AlxGa1-xNの組成と温度およびバンドギャップの間には、
Eg(0)=Eg(T) + α(x)T2/(β(x)+T)
の関係があることが知られています[1]。
ピーク波長をEgとして上式から見積もったAl組成比を右表に示しました。この結果は、高分解能XRDで別途評価した組成比とよく一致しました。
また、同じ測定結果から各ピーク波長の強度マップを作成すると、下図のように各層を分離することができます。

GaN on Si基板のCL測定結果

文献:[1]. Appl. Phys. Lett. ,vol. 87, no. 242104, pp. 1–3, 2005.
関連ページ:CL法

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