山崎助教芳樹 Yoshiki YAMAZAKI Assistant Professor 東北大学多元物質科学研究所 Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials Tohoku University 量子光エレクトロニクス研究分野 Quantum Optoelectrnics       酸化亜鉛ヘリコン波励起プラズマスパッタエピタキシー光物性 Zinc Oxide Helicon-Wave-Excited-Plasma Sputtering Epitaxy Optical Physics ヘリコン波励起プラズマスパッタエピタキシーによる ZnO 薄膜成長と発光 Helicon-Wave-Excited-Plasma Sputtering Epitaxy of ZnO films and investigation of their luminescence ZnO はバンドギャップが大きく励起子束縛エネルギーが大きいため、励起子発光に基づく紫外線発光素子として期待されている魅力的な材料です。我々は、装置構成が簡便で大面積化・低コスト化が可能な「スパッタ法」に基づくエピタキシャル成長法として「ヘリコン波励起プラズマスパッタエピタキシー(HWPSE)法」を開発し、ZnO 薄膜の高品質化に取り組んでいます。 In recent years, ZnO alloys have attracted attention, as it are an excellent candidate for visible to ultraviolet light emitters according to the large exciton binding energy and band gap energy (59 meV and 3.37 eV, respectively).Our group study to obtain optical high quality ZnO films by helicon-wave-excited plasma sputtering epitaxy (HWPSE) which is cost effective technique for depositing large-area films HWPSE 法により原子層レベルで平坦な ZnO のホモエピタキシャル成長に成功しています。しかしながら、成長した ZnO 薄膜は光励起しても発光に寄与しない輻射再結合過程が支配的です。本研究では、装置改造と成長条件を最適化することで輻射再結合過程を支配的にし、ZnO の高効率発光をさせることを目標とします。 Growths of atomically-flat ZnO on ZnO substrate were successfully exemplified by HWPSE. However, luminescence of ZnO films by HWPS dominate the nonradiative recombination processes. A research interest is focused on improve luminescence efficiency of ZnO to modifcate HWPSE equipement and optimize growth condition. Fig.1. Appearance of Helicon-Wave-Excited-Plasma sputtering equipment. Fig.2. (a) A surface AFM image of homoepitaxial ZnO and (b) corresponding height profile between the positions A and B of the representative Zn-polar homoepitaxial film. [email protected] http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/chichibu/index-j.html Fig.3. τPL (Photoluminescence lifetime), τR (radiative lifetime), τNR(nonadiative lifetime) for near band emission as a function of temperature