Characterization and control of defects in low-temperature-grown Bi-based compound semiconductors for novel terahertz wave emitters and detectors

用于新型太赫兹波发射器和探测器的低温生长铋基化合物半导体的缺陷表征和控制

• 批准号: 21K04910
• 负责人: 上田 修
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Meiji University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04910/
• 关键词: Bi系半導体混晶; MBE; 低温成長; 結晶欠陥; THz波受送信素子; 欠陥評価; TEM

令和4年度は、研究計画に沿って研究を遂行し、以下の成果が得られた。(1)今年度、新たに250℃でInGaAsBiを得て、そのX線回折測定とラザフォード後方散乱法(RBS)による測定から、低温成長GaAsBiと比較して成長時の同一のV/III比ではBi組成が低くなる傾向を明らかにした。光通信帯光源が利用可能な光伝導アンテナの作製に向け、禁制帯幅を光通信帯域とした低温成長InGaAsBiを得るため、低温成長InGaAsBiのInとBi両原子の組成制御を可能とするMBE成長条件を見出す必要があることを示す結果となった（富永）。(2) 前年度に引き続き、低温MBE成長GaAsBi結晶層（成長温度250℃）及び非晶質層（成長温度180℃）を熱処理したものを透過電子顕微鏡法（TEM）により解析した結果、新たに以下のことを明らかにした。まずGaAsBi結晶層では、600℃熱処理により上層部および下層部でそれぞれ、V字状および逆V字状のBi析出物が形成される。また、GaAsBi非晶質層では、熱処理温度が600℃以上で全層単結晶化する一方、BiおよびBi-richなGaAsBi析出物が、薄膜/基板界面近傍にのみ形成される傾向にある（O. Ueda et al., J. Cryst. Growth 601, 126945 (2023)）（上田、池永、富永）。(3)低温MBE成長GaAsBiに対してフォトコンダクティビィティー(PC)測定を行った。昨年度報告したフォトレスポンス(PR)スペクトルの場合と同様に、ロックイン検出で位相差が発生し、基礎吸収と欠陥に起因するスペクトルの裾野を分離して評価することに成功した。PR特性を中心とした結果をADMETA Plus 2022にて発表し、ポスターアワードを受賞した（塩島、富永）。

In the fourth year of the Reiwa era, に and the research plan に carried out って along the って research を, and the following <s:1> results が obtained られた. 250 ℃ (1) this year, the new た に で InGaAsBi を て, そ の X-ray determination of inflexion と ラ ザ フ ォ ー ド rear scattered method (RBS) に よ る determination か ら, low temperature growth GaAsBi と compare し の て growth in same の V/III ratio で は of Bi が low く な る tendency を Ming ら か に し た. Optical communication 帯 light が can use な 伝 guide ア ン テ ナ の on け に, banned 帯 picture を optical communication 帯 domain と し た low temperature growth InGaAsBi を must る た め, low temperature growth InGaAsBi の の と struck Bi atoms In suppression を may と す る を MBE growth conditions show the necessary が す あ る こ と を す results indicated と な っ た (rich) . (2) before the annual に lead き 続 き, MBE growth GaAsBi crystallization at low temperature (250 ℃) growth temperature and び amorphous layer (growth temperature 180 ℃) heat を 処 Richard し た も の を through electronic 顕 micro mirror method (TEM) に よ り parsing し た results, new た に following の こ と を Ming ら か に し た. ま ず GaAsBi crystal layer で は, 600 ℃ heat 処 に よ り upper department お よ び lower part で そ れ ぞ れ, V shape お よ び inverse V shape の Bi precipitates が form さ れ る. ま た, GaAsBi amorphous layer で は が, hot 処 temperature above 600 ℃ で full-thickness 単 crystallization す る side, Bi お よ び Bi - rich な が GaAsBi separation material, film/substrate interface nearly alongside に の み form さ れ る tendency に あ る (o., Ms. Ueda et al. J. Cryst. Growth 601, 126945 (2023)) (Ueda, Ikeda, Tomiyoshi). (3) Low-temperature MBE growth GaAsBiに against てフォトコ ダ ダ ティビィティ ティビィティ (PC) determination を row った. Annual report yesterday し た フ ォ ト レ ス ポ ン ス (PR) ス ペ ク ト ル と の occasions with others に, ロ ッ ク イ ン 検 out で bit differ が 発 し, foundation suction 収 と owe 陥 に cause す る ス ペ ク ト ル の を fringing field separation し て review 価 す る こ と に successful し た. PR features を center と し た results を ADMETA Plus 2022 に て 発 table し, ポ ス タ ー ア ワ ー ド を who し た island (salt, fu yong).

项目成果

Effects of surface treatment and annealing for Au/Ni/n-GaN Schottky barrier diodes

Au/Ni/n-GaN肖特基势垒二极管表面处理和退火的影响

• DOI: 10.35848/1347-4065/abf5ab
• 发表时间: 2021
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Shiojima Kenji;Tanaka Ryo;Takashima Shinya;Ueno Katsunori;Edo Masaharu
• 通讯作者: Edo Masaharu

Mapping of Ultra-High-Pressure Annealed n-GaN Schottky Contacts Using Internal Photoemission Microscopy

使用内部光电发射显微镜绘制超高压退火 n-GaN 肖特基接触

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroki Imabayashi;Kenji Shiojima;and Tetsu Kachi
• 通讯作者: and Tetsu Kachi

Structural evaluation of GaAs1-xBix obtained by solid-phase epitaxial growth of amorphous GaAs1-xBix thin films deposited on (001) GaAs substrates

通过固相外延生长沉积在 (001) GaAs 衬底上的非晶 GaAs1-xBix 薄膜获得的 GaAs1-xBix 的结构评估

• DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2022.126945
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Crystal Growth
• 影响因子: 1.8
• 作者: Osamu Ueda;Noriaki Ikenaga;Yukihiro Horita;Yuto Takagaki;Fumitaka Nishiyama;Mitsuki Yukimune;Fumitaro Ishikawa;Yoriko Tominaga
• 通讯作者: Yoriko Tominaga

低温MBE成長GaAsBi層の光電評価

低温 MBE 生长 GaAsBi 层的光电评估

• 发表时间: 2023
• 作者: 梅田皆友;今林弘毅;塩島謙次;梅西達哉;富永依里子;行宗詳規;石川史太郎;上田修
• 通讯作者: 上田修

Mapping of contactless photoelectrochemical etched GaN Schottky contacts using scanning internal photoemission microscopy?difference in electrolytes

使用扫描内部光电子显微镜绘制非接触式光电化学蚀刻 GaN 肖特基触点图？电解质差异

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac4c6e
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Shiojima Kenji;Matsuda Ryo;Horikiri Fumimasa;Narita Yoshinobu;Fukuhara Noboru;Mishima Tomoyoshi
• 通讯作者: Mishima Tomoyoshi