【手続補正書】
【提出日】平成23年1月24日(2011.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
前記ドープする窒素の濃度が２×１０１７／ｃｍ３〜１０２１／ｃｍ3であることを特徴とする請求項１０から１４のいずれか一項に記載のＭｇａＺｎ1-aO単結晶薄膜の作製方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【非特許文献１】Z. Vashaei、外４名、“Ahigh-resolution electron microscopy study of MgxZn1-xOfilms grown on MgO/c-sapphire ”、phys. stat. sol. (c)3、2006年、第４号、p．1042−1045
【非特許文献２】K. Matsubara、外６名、“Band-gap modified Al-doped Zn1-xMgxO transparent conducting filmsdeposited by pulsed laser deposition”、APPLIFD PHYSICS LETTERS、2004年８月２３日、第８５巻、第８号、p．1374−1376
【非特許文献３】K. Ogata、外７名、“ZnOand ZnMgO growth on a-plane sapphire by molecular beam epitaxy”Journal ofCrystal Growth 251、2003年、p．623−627.
【非特許文献４】A. Ohtomo、外8名、“MgxZn1-xOas a II-VI widegap semiconductor alloy”、APPLIFD PHYSICS LETTERS、1998年5月１１日、第７２巻、第１９号、. p．2466−2468.
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
以下、この発明によるMgaZn1-aO単結晶薄膜の作製方法を実施するための最良の形態を説明する。
〔実施形態の概要〕
まず、この発明によるMgaZn1-aO単結晶薄膜の作製方法の実施形態の概要を説明する。
以下に説明する実施の形態においては、ZnO薄膜の作製において実績のある、例えば特許第３９４５７８２号公報に記載されているようなプラズマアシスト付きの反応性蒸着法を用いる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
通常、ZnOバルク単結晶は抵抗率が１００Ω・cm以上であるが、ZnO単結晶育成の際にドナー不純物（Al、Fe、Gaの単独あるいはそれらの組み合わせ）を、１．０×１０１７／ｃｍ３以上ドーピングすることによって、結晶性に優れ移動度が高く、基板の抵抗率を０．５Ω・cm以下にすることが可能なため、導電性基板として使用可能である。
また、ZnO単結晶基板の代わりにMgbZn1-bO（ただし、０＜ｂ≦１）単結晶基板を用いることにより格子定数や熱膨張係数のずれも解消できるため、発生する歪みもさらに抑制することが可能であり、より好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
基板にAl2O3単結晶基板を用いることもできるが、その場合には、MgaZn1-aO（ただし、０≦a≦1）とは格子定数が大きく異なり、熱膨張係数も異なる。そこで、結晶性の良好な成長層を得るため、Al2O3単結晶上にMgaZn1-aO（ただし、０≦a≦1）のバッファ層を設けるのが望ましい。また、ZnO単結晶基板を用いる場合でも、そのZnO単結晶上にMgaZn1-aOバッファ層を設けるとよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
その真空状態で基板加熱用ヒータ１によって基板２を成膜時の温度またはそれよりも高い温度に加熱して一定時間保持することによって、基板２の成膜面をサーマルクリーニングした後、基板２の加熱温度を成膜温度に調整する。その成膜温度は３００〜１０００℃の間とする。３００℃より低いと結晶性が著しく悪くなり、１０００℃を超えると成膜できなくなる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
酸素と窒素は分圧にて窒素：酸素＝1：０．５〜５になるようにしてから、ルツボ６の上方のシャッタ５を開け、MgxZn1-x合金からなる蒸着材料を加熱して蒸発させ、高周波プラズマ雰囲気中に含まれる酸素及び窒素原子と基板２上で結合させ、窒素ドープのｐ形MgaZn1-aO（ただし、０≦ａ≦１）薄膜を成長させて成膜する。
酸素と窒素の分圧比を上記の範囲にする理由は、窒素の割合がこれより大きくなると結晶性が悪くなり、逆に小さいとキャリア濃度が低くなってｐ形層の抵抗が高くなってしまうためである。成膜時間は３０〜１８０分の間とし、膜厚は０．２〜１．０μｍとする。成膜時間はこの膜厚を得るために必要な時間である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
〔作製したMgZnO膜の評価〕
上記の条件で成膜したMgaZn1-aO（ただし、０≦ａ≦１）膜（以下、「ZnMgO薄膜」という）の評価を行った。
図２は、この発明によってZnO単結晶基板上に成膜したZnMgO薄膜のX線回折（ＸＲＤ）逆格子空間マップの測定結果を示す。その測定にはPhilips社製の薄膜材料結晶性解析Ｘ線回折装置であるX’ pert ＭＲＤを使用した。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
この図２から分るように、基板であるZnOの（０００２）面のピークＰ１と作製した薄膜であるZnMgOの（０００２）面のピークＰ２が観察されている。スポットが扁平に伸びているのは装置の光学系の広がりのためである。ZnMgOの薄膜において他の配向面は観察されず、エピタキシャル成長しており、基板のZnO単結晶よりもわずかに広いピークとはなっているものの鋭いピークであり、結晶性は良好である。また、ZnO中にMgが取り込まれることにより、ｃ軸長が小さくなっていることが分る。これより、取り込まれたMgはZnと置換し、六方晶のZnMgO混晶が形成されていることと考えられる。
図２において、平行四辺形の枠内が測定範囲を示しており、曲線はその測定結果を示している。また、横軸のＱｘ、縦軸のはＱｙは逆格子単位（reciprocal lattice unit）×１０４〔rlu〕を示している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
図３は、ZnO単結晶基板上に作製したZnMgO薄膜のX線回折（ＸＲＤ）における2θ−ωスキャンの結果である。横軸は2θ（deg.）であり、縦軸はX線回折強度（Intensity）（a.u.）である。a.u.は任意単位でありX線回折強度の相対的な強度を示す。34.42
(deg.) のピークＰ１は基板であるZnOの （０００２）面 のピークであり、34.46 (deg.) のピークＰ２は作製したZnMgOの薄膜のピークである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図５は、ZnO単結晶とZnO単結晶基板上に作製したZnMgO薄膜の反射スペクトルを示す線図であり、横軸は光子エネルギー（Photon
energy）（eV）、縦軸は反射率Ｒ（％）である。この図５において、破線で示すZnO単結晶では光子エネルギーの約３．３ eVにバンド端の吸収が見られる。それに対して、実線で示すZnMgO薄膜においては基板であるZnO単結晶のバンド端の吸収とZnMgO薄膜のバンド端の吸収がそれぞれ光子エネルギーの約３．３
eVと３．３７ eVに観察される。これより、ZnO中に取り込まれたMgはZnと置換し、六方晶のZnMgO混晶が形成されてバンドギャップが約70 meV大きくなっていると考えられる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
この発明は、高品質でMg濃度を容易に制御できる量産性に優れたMgaZn1-aO（ただし、０≦ａ≦１）の単結晶薄膜の作製方法を提供する。この作製方法により作製できるMgaZn1-aO（ただし、０≦ａ≦１）の単結晶薄膜は発光ダイオードや半導体レーザ素子、及びそれを利用する各種表示装置やプリンタなど、紫外線を発生したりそれを使用する装置等の広範な用途に利用可能である。また、紫外線センサなどの受光素子としても利用可能である。