(57)【要約】【課題】表面状態、転位及び他の非放射性再結合中心などのＺｎＯの非放射再結合中心が不動態化されることを可能にし、結果的にあらゆるＺｎＯ試料の放射効率及び効率が増加されることを可能にする方法を提供する。【解決手段】ＺｎＯ試料の非放射再結合中心を不動態化する方法であって、前記ＺｎＯ試料の少なくとも一表面にマグネシウムが堆積され、マグネシウムが堆積された前記試料の焼き鈍しが酸化雰囲気で行われる方法である。また、このように得られたＺｎＯ試料である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＺｎＯ試料の非放射再結合中心を不動態化する方法であって、前記ＺｎＯ試料の少なくとも一表面にマグネシウムが堆積され、マグネシウムが堆積された前記試料の焼き鈍しが酸化雰囲気で行われる方法。
【請求項２】
前記ＺｎＯ試料が、中実基板、少なくとも１つのナノワイヤ、または、“２Ｄ”層の形態である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記非放射再結合中心が、転位、及び／又は、表面状態または欠陥、若しくは、あらゆる他の結晶欠陥である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記試料が“２Ｄ”層の形態であり、前記非放射再結合中心が転位である、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記試料がナノワイヤの形態であり、前記非放射再結合中心が表面状態または欠陥である、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
焼き鈍しが、空気、酸素、または、酸素が豊富な空気の雰囲気で行われる、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
焼き鈍しが、４００から１３００℃、好ましくは５００から１３００℃、より好ましくは５００から１２００℃、さらに好ましくは６００から１２００℃の温度で、５分から一日、好ましくは３０分から１日、より好ましくは３０分から１０時間、さらに好ましくは１時間から１０時間の期間にわたって行われる、請求項１から６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
マグネシウムが、前記ＺｎＯ試料の重量の０．０１から２０重量％、好ましくは０．０４から１０重量％、より好ましくは０．５から４重量％、さらに好ましくは０．５から３重量％、さらに好ましくは１から３重量％のＭｇＯとして表される量で堆積される、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
マグネシウムが、０．５ｎｍから１００μｍ、好ましくは０．５ｎｍから１０μｍ、例えば２ｎｍまたは実際には２μｍの厚さを有する薄層の形態で堆積される、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
非放射再結合中心がＺｎＭｇＯまたはＭｇＯによって不動態化されるＺｎＯ試料。
【請求項１１】
前記試料が、ＺｎＯ／ＺｎＭｇＯまたはＭｇＯのシェルの構造のコアを有するナノワイヤの形態である、請求項１０に記載のＺｎＯ試料。
【請求項１２】
ＺｎＯの０．０１から２０重量％、好ましくは０．０４から１０重量％、より好ましくは０．５から４重量％、さらに好ましくは０．５から３重量％、さらに好ましくは１から３重量％のＭｇＯとして表されるマグネシウム含有量と、１０から１００％、好ましくは８０から１００％の放射発光効率と、を有する、請求項１０または１１に記載のＺｎＯ試料。
【請求項１３】
ナノワイヤの形態であり、１から２５０ｃｍ２／Ｖ・ｓ、好ましくは１５０から２５０ｃｍ２／Ｖ・ｓのキャリア移動度を有する、請求項１２に記載の試料。
【請求項１４】
請求項１０から１３の何れか一項に記載のＺｎＯ試料を含む発光ダイオードまたはレーザーなどの光電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＺｎＯ試料の非放射再結合中心を不動態化する方法に関する。
【０００２】
特に、本発明は、特に“２Ｄ”エピタキシャル層または中実のＺｎＯ基板内の転位、または、特にＺｎＯナノワイヤ内の表面状態または欠陥を不動態化する方法に関する。
【０００３】
本発明は、このように用意された不動態化されたＺｎＯ試料にも関する。
【０００４】
本発明の技術分野は、どのような形態にもおける、すなわち、特にオプトエレクトロニクスにおける用途の基板、ナノワイヤ、薄層、ナノ構造体など、及び、発光ダイオード（ＬＥＤ）、スクリーン、ランプ、レーザー、ポラリトンレーザーなどの、ＺｎＯに基づくあらゆる光を出す発光装置におけるＺｎＯの用意の分野として定義されてもよい。
【背景技術】
【０００５】
ＵＶ内に放射体を生成するようにＺｎＯ内の励起子の力の完全な利点を得るために、特にＬＥＤ及びレーザーなどにおいて、低密度の非放射再結合中心が得られなければならない。
【０００６】
これらの非放射再結合中心が特に転位及び表面状態である。
【０００７】
転位は、半導体内で非常に効果的である非放射再結合中心であり、それらの密度は、特に薄いＺｎＯ層の場合に、放射効率（radiative yield）における制限因子である。
【０００８】
表面状態は、特にナノワイヤの場合には、非放射再結合中心として作用してもよい。
【０００９】
現在のところ、サファイア上にＺｎＯを成長することによって得られる薄層は、高密度の転位を有する。
【００１０】
従って、文献［１］は、ＭｇＯ緩衝層を有する、分子線エピタキシャル成長によるサファイア上におけるＺｎＯ膜の成長を記載する。これらのＺｎＯ膜の転位（貫通転位）の平均密度は、４×１０９／ｃｍ２である。
【００１１】
熱水成長によって得られる中実基板の場合、転位の密度は、文献［２］に示されるように１０６−１０７／ｃｍ２のオーダーである。
【００１２】
文献［３］は、ＺｎＯ基板上に分子線エピタキシャル成長によって得られるＺｎ（１−ｘ）ＭｇｘＯ合金が、特に高温においてＺｎＯ層より高い放射発光効率（radiative luminescence yield）を有することを示す。これらの合金のフォトルミネッセンスのオシレーターの力に加えて発光帯の幅は、マグネシウム含有量ｘが増加するに伴ってかなり増加する。これは、確実にマグネシウムにおける合金の組成の変動による：ＭｇＯは、ＺｎＯより大きな禁制帯エネルギー（バンドギャップ）を有し、励起子は、Ｍｇ濃度がより低い領域で、励起子が局在化されることが分かる。これは、文献［４］に記載される、ＩｎＧａＮ合金に存在するものと同一の現象であり、合金の組成の変動が、欠陥から遠くにインジウムが豊富な領域の励起子の局在化を可能にする。
【００１３】
文献［３］において実行され、ＺｎＭｇＯ合金が成長によって直接用意された試料に関連する光学的研究は、少なくとも１５％のマグネシウムが、ＺｎＯと比較して放射発光効率を大幅に増加するために含まれるべきであることを示す。さらに、ＺｎＯ上のＺｎＭｇＯ合金の成長は、極端に制御するのが困難である。
【００１４】
以前に行われたものを考慮して、このＺｎＯ試料が、例えば、熱水法、“２Ｄ”エピタキシャル層またはナノワイヤによって用意される中実基板の形態であろうとなかろうと、表面状態、転位及び他の非放射性再結合中心などのＺｎＯの非放射再結合中心が不動態化されることを可能にし、結果的にあらゆるＺｎＯ試料の放射効率及び効率が増加されることを可能にする方法に対する要求がある。
【００１５】
このような方法に対して、単純化し、信頼性あるものとし、制御を容易にする要求もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Ｂ．Ｐｅｃｚ，  Ａ．Ｅｌ−Ｓｈａｅｒ，  Ａ．Ｂａｋｉｎ，  Ａ．Ｃ．Ｍｏｆｏｒ，  Ａ．Ｗａａｇ  ａｎｄ  Ｊ．Ｓｔｏｅｍｅｎｏｓ，  Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．  １００  １０３５０６（２００６）
【非特許文献２】Ｃ．Ｎｅｕｍａｎｎ，Ｐｈ．Ｄ．  Ｔｈｅｓｉｓ，  Ｐｈｙｓｉｋａｌｉｓｃｈｅｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔ，  Ｊｕｓｔｕｓ−Ｌｉｅｂｉｇ−Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｔ，  Ｇｉｅｂｅｎ，  Ｇｅｒｍａｎｙ，  ２００６
【非特許文献３】Ｈ．Ｓｈｉｂａｔａ，  Ｈ，Ｔａｍｐｏ，  Ｋ．Ｍａｔｓｕｂａｒａ，  Ａ．Ｙａｍａｄａ，  Ｋ．Ｓａｋｕｒａｉ，  Ｓ．Ｉｓｈｉｚｕｋａ，  Ｓ．Ｎｉｋｉ，  ａｎｄ  Ｍ．Ｓａｋａｉ，  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９０  １２４１０４（２００７）
【非特許文献４】Ｄ．Ｇｅｒｔｈｓｅｎ，  Ｅ．Ｈａｈｎ，  Ｂ．Ｎｅｕｂａｕｅｒ，  Ａ．Ｒｏｓｅｎａｕｅｒ，  Ｏ．Ｓｃｈｏｎ，  Ｍ．Ｈｅｕｋｅｎ  ａｎｄ  Ａ．Ｒｉｚｚｉ，  Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔｕｓ  Ｓｏｌｉｄｉ  ａ  １７７，１４５（２０００）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、特にこれらの要求に適合する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的及び他の目的は、本発明に従って、ＺｎＯ試料（サンプル）の非放射再結合中心を不動態化する方法であって、前記ＺｎＯ試料の少なくとも一表面にマグネシウムが堆積され、マグネシウムが堆積された前記試料の焼き鈍しが酸化雰囲気で行われる（実行される）方法によって達成される。
【００１９】
本発明による方法は、それを得ることを可能にするどのような形態、大きさ及び方法のあらゆる試料に適合する。
【００２０】
従って、ＺｎＯ試料は、例えば、熱水法によって用意される中実基板、少なくとも１つのナノワイヤ、または、“２Ｄ”層、例えば“２Ｄ”エピタキシャル層の形態でありえる。
【００２１】
非放射再結合中心は、転位、及び／又は、表面状態または欠陥、またはあらゆる他の結晶欠陥でありえる。
【００２２】
一般的に、試料が“２Ｄ”層の形態である場合、非放射再結合中心は転位である。
【００２３】
一般的に、試料がナノワイヤの形態である場合、非放射再結合中心は表面状態または欠陥である。
【００２４】
有利には、焼き鈍しは、空気、酸素、または、酸素が豊富な空気の雰囲気で行われる。
【００２５】
酸素が豊富な空気とは、酸素が空気中の通常の濃度より多い濃度で存在することを意味すると理解される。
【００２６】
有利には、焼き鈍しは、４００から１３００℃、好ましくは５００から１３００℃、より好ましくは５００から１２００℃、さらに好ましくは６００から１２００℃の温度で、５分から一日、好ましくは３０分から１日、より好ましくは３０分から１０時間、さらに好ましくは１時間から１０時間の期間にわたって行われる。
【００２７】
マグネシウムは、前記ＺｎＯ試料の重量の０．０１から２０重量％、好ましくは０．０４から１０重量％、より好ましくは０．５から４重量％、さらに好ましくは０．５から３重量％、さらに好ましくは１から３重量％、例えば１０重量％のＭｇＯとして表される量で堆積される。
【００２８】
マグネシウムは、２Ｄエピタキシャル層または基板上に０．５ｎｍから１００μｍ、好ましくは０．５ｎｍから１０μｍ、例えば２ｎｍ、または実際には２μｍの厚さを有する薄層の形態で堆積される。
【００２９】
上記で引用された従来技術の文献は、ＺｎＯ試料の転位、表面状態または欠陥、及び、他の非放射再結合中心を不動態化することを記載も提案もしていない。
【００３０】
本発明による方法が、ＺｎＯの成長または合成に続いて、マグネシウム堆積物から生成される、ＭｇＯの形態のマグネシウムを既に用意されたＺｎＯ試料内に含むことからなると言われる。
【００３１】
マグネシウムは、ＺｎＯの用意とは完全に異なる方法で提供され、事後的に提供される。
【００３２】
この包含は、本発明の方法に従って、特にＺｎＯナノワイヤの場合には表面状態または欠陥、及び、他の非放射再結合中心を不動態化するように、単にマグネシウムを堆積し、続いて転位の中心にマグネシウムを拡散するために焼き鈍しすることによって行われる。
【００３３】
本発明による方法は、単純で、信頼性があり、実施するのが容易であり、限定的な数の段階、すなわち、その用意、すなわちＺｎＯの成長の後にＺｎＯ試料上にマグネシウムを堆積する非常に単純な段階と、次いで、同様に実施を容易にする焼き鈍しする段階と、を含む。
【００３４】
本発明による方法は、その段階の各々においてだけでなく、ＺｎＯを用意する前述の段階中にも制御することが容易である。本発明による方法は、ＺｎＭｇＯ合金の成長、または、ＺｎＭｇＯ上のＺｎＯの成長またはＺｎＯ上のＺｎＭｇＯの成長などの、確認または制御することを困難にする処理を必要としない。
【００３５】
本発明による方法は、複雑でコストのかかる装置を必要としない。特に、それは、分子線エピタキシャル構造内にマグネシウムセルを移動することを必要とさせない。
【００３６】
本発明による方法は、従来技術より非常に低いマグネシウム濃度を有する不動態化さらないＺｎＯと比較して放射発光効率の大幅な増加を達成することを可能にする。従って、文献［３］のＺｎＯと比較して放射発光効率を大幅に増加させるために少なくとも１５％のマグネシウムを含むことを必要とするが、本発明によれば、０．０１重量％ほど低いマグネシウム濃度（ＭｇＯとして表される）は、発光効率を大幅に、すなわち大気雰囲気で２０倍まで増加させることができる。
【００３７】
また、本発明による方法は、ＭｇＯの側方成長を実行することなくＺｎＯナノワイヤの表面にＭｇＯ層を得ることを可能にする。
【００３８】
蒸発タイプの単純な方法によるマグネシウムは、選択的に非放射再結合中心に含まれ、これは、ＺｎＭｇＯの成長による、不均質のマグネシウム組成物に対応する“合金変動”が得られる場合ではない。実際は、ＺｎＭｇＯが成長によって直接用意される場合、マグネシウムが豊富な領域は、非放射再結合中心の領域にはない。
【００３９】
それらが何であろうとも、効果的な方法で低下した量のマグネシウムを用いてＺｎＯの非放射再結合中心を不動態化する本発明による方法は、ＺｎＯに基づくあらゆる試料の放射効率を増加することを可能にする。これは、ＺｎＯがＵＶ中に放射用の例外的な特性（大きなギャップ、６０ｍｅＶの高い励起子の力（エキシトンフォース）など）を有する材料であるという事実を考慮して価値がある。
【００４０】
さらに、ナノワイヤの場合、本発明による方法が、ＺｎＭｇＯの側方形成を考慮してキャリア移動度をかなり増加することを可能にしてもよいことが分かる。
【００４１】
本発明による方法は、従来技術で得られない、例えばナノワイヤの形態の不動態化されたＺｎＯを用意することを可能にし、何れの方法によっても、以前に述べられていない特徴及び特性自体を本質的に示す。
【００４２】
従って、本発明は、さらに非放射再結合中心がＺｎＭｇＯまたはＭｇＯによって不動態化されたＺｎＯ試料に関する。
【００４３】
“不動態化（passivated）”とは、本発明の意味において、非放射再結合中心がＺｎＭｇＯまたはＭｇＯにいよって囲われて接触するということを意味するものと一般的に理解される。
【００４４】
特に、既に述べられたように、本発明によって用意されたＺｎＯは、これまでに達成されていない放射効率、効率を本質的に示す。従って、本発明によって不動態化されたＺｎＯ試料は、０．０１から２０重量％、好ましくは０．０４から１０重量％、より好ましくは０．５から４％、さらに好ましくは０．５から３％、さらに好ましくは１から３重量％のＭｇＯとして表されるマグネシウム含有量において、好ましくは１０から１００％、好ましくは８０から１００％の放射効率を有することができる。
【００４５】
ＺｎＯがナノワイヤの形態である場合、それは、この高くて増加した放射効率、効率とは別に、本発明に従う方法によって用意されていないナノワイヤの形態のＺｎＯと比較して向上したキャリア移動度を示す。
【００４６】
この向上したキャリア移動度は、放射効率の増加に加えて、ナノワイヤに基づく電子部品の用意の値である特性である。
【００４７】
上述のマグネシウム濃度において、本発明に従う方法によって用意されたＺｎＯ試料は、一般的に１から２５０ｃｍ２／Ｖ・ｓ、好ましくは１５０から２５０ｃｍ２／Ｖ・ｓのキャリア移動度を有することができる。
【００４８】
さらに、本発明は、前記不動態化されたＺｎＯ試料を含む発光ダイオードまたはレーザーなどの光電子デバイスに関する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に従う方法によってマグネシウムを堆積し、次いで焼き鈍しすることによる“２Ｄ”層または中実のＺｎＯ基板の転位の不動態化を示す。
【図２】本発明に従う方法によってマグネシウムを堆積し、次いで焼き鈍しすることによるＺｎＯナノワイヤの不動態化を示す。
【図３】本発明の方法に従ってＭｇＯによって不動態化された“２Ｄ”層の転位を示す垂直断面の概略図である。
【図４Ａ】本発明の方法に従ってＭｇＯによって不動態化されたナノワイヤの表面状態を示す。
【図４Ｂ】本発明の方法に従ってＭｇＯによって不動態化されたナノワイヤの表面状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明は、添付の図面を参照して、例示的であり非限定的な方式で与えられる以下の詳細な説明を読むことによって理解されるだろう。
【００５１】
“２Ｄ”層または中実基板の転位の不動態化が行われる場合における本発明による方法が図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示される。
【００５２】
図１Ａにおいて、ＺｎＯ試料は、一般的に２ｎｍから１ｍｍの厚さを有する薄い“２Ｄ”層または例えば０．５ｍｍの厚さを有する中実基板の形態である垂直断面（１）で示される。
【００５３】
この“２Ｄ”層は、一般的にＡｌ２Ｏ３またはＧａＮから作られる基板（図示されない）におけるエピタキシャル成長法によって一般的に用意される。
【００５４】
この中実基板は、一般的に水熱成長法によって用意される。
【００５５】
この基板または層は、転位（２）を有する。
【００５６】
これらの転位の密度は、１０３から１０１０／ｃｍ２であり得る。
【００５７】
本発明による方法によれば、マグネシウムは、ＺｎＯ試料の少なくとも一表面に堆積される（矢印３）。
【００５８】
マグネシウム堆積物（４）は、様々な形態を取り得る。
【００５９】
この堆積物は、図１Ｂに示されるように、好ましくは“２Ｄ”層（１）または中実基板の上部表面に堆積されるマグネシウム層（４）の形態を特に取り得る。
【００６０】
マグネシウムは、あらゆる適切な技術、例えば陰極スパッタリングによって堆積され得、エピタキシャル構造のフレームであり得る。
【００６１】
マグネシウム堆積物は、有利には製造の最終段階、すなわちＺｎＯの成長（その形態が、中実基板、“２Ｄ”層または実際にはナノワイヤの何れでも）、及びその後直ぐに用意される。言い換えると、ＺｎＯの成長に、有利にはマグネシウム層の成長によって生成されるマグネシウム堆積物が続くことができる。
【００６２】
マグネシウムが転位に沿って優先的に拡散するという事実を考慮すると、少量のマグネシウムが、例えば１０８から１０１０／ｃｍ２の高い転位密度を有する“２Ｄ”層または基板の転位を不動態化するために必要である。
【００６３】
一般的に、発明者によって得られる実験的な結果によって示されるように、２ｎｍの厚さのマグネシウム（ＭｇＯの等価として表される）は、５００ｎｍの厚さの“２Ｄ”層の転位を不動態化するために通常十分である。
【００６４】
しかしながら、典型的には、処理されるＺｎＯの量の０．０４から２０％、好ましくは１から４％のＭｇＯの等価の多量のマグネシウムの堆積が望ましいかもしれない。Ｍｇの堆積は、ＺｎＭｇＯの成長よりも非常に速い急速な方法である。
【００６５】
本発明による方法の後続の段階（矢印５）は、マグネシウムが堆積されている少なくとも一表面（４）上で試料（１）を焼き鈍しする段階である。
【００６６】
本発明によるこの焼き鈍しする段階（５）は、酸化雰囲気、すなわち、空気、酸素、または、酸素が豊富な空気の雰囲気で通常行われる。
【００６７】
焼き鈍し（５）は、マグネシウムが、欠陥に沿って、例えば転位、“２Ｄ”層の場合（図１Ａから図１Ｃ）では隙間に沿って移動し、酸化されてＭｇＯ形態を形成するのに十分な温度と期間にわたって行われ、ＭｇＯがこれらの欠陥の周囲で拡散する。
【００６８】
焼き鈍しの目的が、マグネシウムを酸化してＭｇＯ形態を形成することであるという事実を考慮すると、マグネシウムが特に空気によって予め酸化されてＭｇＯを形成しない限り、真空下での焼き鈍しは、本発明による方法の焼き鈍し段階に対して適切ではない。
【００６９】
有利には、特に空気中での焼き鈍しの場合における焼き鈍しは、４００から１３００℃、好ましくは５００から１３００℃、より好ましくは５００から１２００℃、さらに好ましくは６００から１２００℃の温度で、ＭｇＯがこれらの欠陥の周囲に拡散することを引き起こすために十分な期間にわたって行われる。この期間は、当業者によって容易に決定され、特にＺｎＯ試料の性質及び大きさに依存する。それは、５分から１日、好ましくは３０分から１日、より好ましくは３０分から１０時間、さらに好ましくは１時間から１０時間までである。
【００７０】
本発明による方法の焼き鈍し段階の最終段階で、“２Ｄ”層、または、転位が不動態化された、すなわち、ＺｎＭｇＯまたはＭｇＯ（６）によって囲われると共に接触するＺｎＯ基板が、図１Ｃに示されるように得られる。
【００７１】
如何なる特定の理論によって制約されることも望まないが、格子の群ＩＩ（すなわち、ＺｎＯの場合、Ｚｎ）の位置に沿ってＩＩ−ＶＩ半導体にマグネシウムが容易に拡散することが見られる。
【００７２】
従って、“２Ｄ”層または中実基板の転位は、マグネシウムの拡散用の好ましい通路を提供し得る。
【００７３】
上述されるように、転位が非常に効果的な非放射再結合中心を提供するので、この特性は、非常に価値があり、本発明による方法で有利に使用される。
【００７４】
ＺｎＭｇＯまたはＭｇＯが、焼き鈍しの最終段階で本発明による方法で生成されるような転位に沿って拡散するマグネシウムの酸化によって転位の周辺に形成される場合、ＺｎＭｇＯまたはＭｇＯがＺｎＯより非常に大きな禁制帯エネルギーを有するという事実を考慮して、これらの転位に沿ってポテンシャル障壁が得られる。
【００７５】
このポテンシャル障壁は、励起子が転位上で非放射再結合することを避け、良好な放射効率がこの材料において得られる。
【００７６】
図３は、本発明の方法によるＭｇＯまたはＭｇＺｎＯ（６）によって不動態化された“２Ｄ”層の転位を示す垂直断面の概略図である。この図において、Ｅｅは、電子のエネルギーを表し、Ｅｔは、ホールのエネルギーを表し、ＢＣ及びＢＶは、それぞれ価電子帯及び伝導帯を表す。
【００７７】
同一の原理が、非放射再結合中心をして作用するナノワイヤの表面状態または欠陥を不動態化するために適用される。
【００７８】
ナノワイヤの状態または欠陥の不動態化が行われる場合における本発明による方法は、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに示される。
【００７９】
図２Ａにおいて、ＺｎＯ試料は、基板（２２）上のナノワイヤ（２１）の形態である垂直断面に示されている。
【００８０】
このナノワイヤ（２１）は、通常５ｎｍから２０μｍの直径と、通常５０ｎｍから２０μｍの長さを有する円形または六角形の生成ラインを有する筒状の形態である。この基板（２２）は、通常Ａｌ２Ｏ３、ＧａＮまたはＺｎＯからなる基板である。
【００８１】
ナノワイヤ（２１）は、基板上において有機金属のエピタキシャル法または分子線エピタキシャル法によって用意される。
【００８２】
ナノワイヤは、例えば形状（トポグラフィ）、粗さ及び組成のために表面欠陥または状態を有する。それは、それ自体界面のためであり、または、表面の不均一性のためである。
【００８３】
本発明による方法によれば、ＺｎＯ試料の少なくとも一表面にマグネシウムが堆積される（矢印２３）。
【００８４】
マグネシウム堆積物は、一般的に様々な形態を取り得る。
【００８５】
ＺｎＯナノワイヤ（２１）の場合、この堆積物は、図２Ｂに示されるように、ナノワイヤ（２１）の少なくとも一表面、好ましくは、ナノワイヤ（２１）及び基板の外部表面の全体に堆積されるマグネシウムの層（２４）の形態を特に取り得る。
【００８６】
マグネシウム堆積物（２３）は、あらゆる適切な技術、例えば陰極スパッタリングによって堆積され得、エピタキシャル構造のフレームであり得る。
【００８７】
マグネシウム堆積物（２３）は、有利には、製造の最終段階、すなわち、ナノワイヤを用意するためのＺｎＯの成長及びその直後で行われる。言い換えると、ナノワイヤを用意するためのＺｎＯの成長に、マグネシウム堆積が続くことができる。
【００８８】
このマグネシウム堆積物（２３）は、ナノワイヤの場合、有利には、例えば０．５から１００ｎｍの厚さを有する、好ましくは薄いマグネシウム層からなるマグネシウム層（２４）の成長によって生成される。
【００８９】
高い表面状態、または、例えば１０８から１０１０／ｃｍ２の表面欠陥密度を有するナノワイヤの表面状態または欠陥を不動態化するために、少量のマグネシウムが必要である。
【００９０】
典型的には、２ｎｍの厚さのマグネシウム（ＭｇＯの等価として表される）が、ＭｇＯの約０．５％に相当する、２μｍの長さと２００ｎｍの直径の大きさを有するナノワイヤの表面状態または欠陥を不動態化するために一般的に十分である。
【００９１】
しかしながら、一般的には大量のマグネシウムの堆積が望ましく、処理されるＺｎの量の０．１から１０％、好ましくは１から２％のＭｇＯの等価の量である。
【００９２】
本発明による方法の後続の段階（矢印２５）は、マグネシウムが堆積されている少なくとも一表面において試料を焼き鈍しする段階である。
【００９３】
焼き鈍し条件は、一般的に“２Ｄ”層または中実基板を不動態化するために上記のものと同一である。
【００９４】
ＭｇＯが非放射再結合中心の付近に拡散し、ＭｇＯまたはＺｎＭｇＯ（２６）のシェルがポテンシャル障壁として作用する表面上に得られるように（図２Ｃ）、焼き鈍しは、マグネシウムが酸化されてＭｇＯ形態を形成するような温度及び十分な期間にわたって行われる。
【００９５】
本発明による方法の焼き鈍し段階の最終段階で、ＺｎＯナノワイヤ（４１）は、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように得られ、ポテンシャル障壁として作用するＭｇＯ（またはＭｇＺｎＯ）シェル（４２）を有する表面に提供される。
【００９６】
次いで、励起子は、もはやその表面上で非放射的に再結合しないかもしれない。この技術は、ＺｎＯ／ＺｎＭｇＯまたはＺｎＯ／ＭｇＯのコア／シェル構造を有するナノワイヤを生成する有用な方法である。このように得られる側方制限によって、ナノワイヤの電荷移動度が増加することになる。
【００９７】
ＺｎＯナノワイヤの場合、マグネシウムは、表面状態を不動態化するために表面に存在しながら堆積された後、ナノワイヤの内側に移動することに留意すべきである。
【００９８】
従って、ナノワイヤの場合、非放射再結合中心が、ＺｎＭｇＯまたはＭｇＯによって囲われて接触すると言える。
【００９９】
本発明による方法は、ＺｎＯに基づく発光ダイオード及びＺｎＯに基づくレーザーなどの全ての種類の光電子デバイスで使用されるＺｎＯを不動態化するために使用されてもよい。
【０１００】
本発明による方法は、ＺｎＯに接触する全ての層の処理が、ダイオードの放射効率を増加するためにＭｇＯを堆積することによって行われてもよい、ＺｎＯに基づく発光ダイオードに用途を特に見出す。
【０１０１】
本発明による方法によって、発光ダイオードまたはレーザーの放射領域のＺｎＭｇＯ／ＺｎＯ／ＺｎＭｇＯ量子井戸の生成を避けることが可能になる。
【０１０２】
欠陥から遠くに自然に制限が得られる。ＺｎＭｇＯ合金の成長、または、ＺｎＯまたはＺｎＭｇＯの成長を制御する必要がないので、局在化は、量子井戸におけるものと同様に効果的でありえ、非常に単純な方法によって得られる。
【０１０３】
本発明は、例示的であり限定的でない方式で与えられる以下の実施例に関して以下に記載されるだろう。
【０１０４】
マグネシウムが、ＺｎＯ基板、または、サファイア基板における分子線エピタキシャル成長によって生成された“２Ｄ”層上に蒸着によって堆積され、この試料が、空気中において８００℃で４時間にわたって焼き鈍しされた。不動態化された“２Ｄ”層は、このように得られた。
【０１０５】
マグネシウムが、サファイア基板における有機金属（窒素初級酸化物）の存在中でジエチル亜鉛から）からの成長によって得られるＺｎＯナノワイヤの試料上に蒸着によって堆積され、次いで、試料が、空気中において８００℃で４時間にわたって焼き鈍しされた。不動態化されたナノワイヤは、このように得られた。
【符号の説明】
【０１０６】
１  “２Ｄ”層
２  転位
４  マグネシウム堆積物
６  ＺｎＭｇＯまたはＭｇＯ
２１  ナノワイヤ
２２  基板
２４  マグネシウム層
４１  ＺｎＯナノワイヤ
４２  シェル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【外国語明細書】
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