Channeling analysis of ZnSeTe

Abstract

ZnSeTe is an important material in application to the blue green laser diodes. However, it is difficult to control the electronic properties in the n-type ZnSeTe. The previous Extended X ray Absorption Fine Structure (EXAFS) study suggested that some kind of acceptors formed in the Cl doped ZnSeTe layer compensate its n-type conductivity. To understand this compensation mechanism, Rutherford Backscattering Spectrometry/ion Channeling (RBS/C) and Particle Induced X ray Emission/Channeling (PIXE/C) measurements were carried out for undoped ZnSeTe. Channeling angular profiles of Se K(sub alpha) and Te L(sub alpha) X rays across the (100) and (110) axes were obtained in ZnSeTe. As a result, both Se and Te X rays showed almost the same channeling dips for the (100) channel, whereas the Te dip is shallower than Se dip for the (110) channel. It indicates that some portion of Te atoms, which are shadowed by Se atomic rows for (100) channel, are displaced for (110) channel. Such atoms should be located at tetrahedral interstitial sites in ZnSeTe ternary compounds. Previous pseudo atomic orbital calculation on native defects in ZnTe showed that the Te atoms at T sites act as acceptors in n-type conductivity. Te atoms at the tetrahedral sites are expected to act as acceptors also in ZnSeTe similarly and compensate the n-type conductivity.

ZnSeTeは青-緑半導体レーザに応用できる重要な物質である。しかし、n型ZnSeTeの電子特性を制御することは難しい。これまでのX線吸収広域微細構造(EXAFS)の研究から、塩素をドープしたZnSeTe層で形成されたアクセプタがn型伝導率を補償していることが示唆された。この補償機構を解明するために、本研究ではラザフォード後方散乱分光/イオンチャネリング測定(RBS/C)と粒子励起X線分光/チャネリング測定(PIXE/C)を、ドープされていないZnSeTeについて行い、SeK(sub α)とTeL(sub α)のX線が(100)軸および(110)軸を横切ってZnSeTeを通過する際のチャネリング角度プロフィルを求めた。その結果、(100)チャネルではSeとTeのX線には、ほぼ同等のチャネリング・ディップが見られるが、(110)チャネルではTeのディップの方が浅くなった。これは、(100)チャネルではSe原子列の影になる一部のTe原子が、(110)チャネルでは変位していることを示している。これらの原子はZnSeTeの3元化合物における正4面体格子間に位置していると考えられる。従来のZnTeの自然欠陥についての擬原子軌道計算では、正4面体格子にあるTe原子はn型伝導率のアクセプタの役割を果たすことが示されている。ZnSeTeにおいても同様に正4面体格子間にあるTe原子がアクセプタとなり、n型伝導率を補償していると考えられる。