金属Alを用いたAlGaAs/GaAsヘテロ構造・クロライド気相成長法の開発

1.研究の目的ーーAlCl_3、GaCl_3および金属Asの蒸気を用いてAlGaAsの成長を実現し、この方法によりヘテロ接合を作り、猛毒ガスであるAsH_3を使わない新しい気相成長の有用性を示すことである。2.本年度の研究実績ーー当初からAlの塩化物と石英との反応によるSiの汚染が問題であったが、金属Alを用いる限り、この問題の解決は非常に難しいことが分かった。一方、金属Alを用いなくても常温で安定なAlCl_3、GaCl_3とAsH_3を用いることによりAlGaAsの成長が600℃以下で可能であることがわかった。更に、アルシンの代わりに金属AsとGaCl_3/H_2を用いることにより、600℃以下でGaAsの成長が出来た。本年度はAlCl_3/H_2と金属Asを用いたAlAsの成長を試みた。装置はGaCl_3/H_2と金属Asを用いたGaAsの成長と同じ物である。しかしながら、金属Asを用いた場合はAsH_3を用いた場合と異なり、成長温度を600℃以上にしないと成長が起こらず、成長速度も800℃でlμm程度と非常に遅い。そのため、GaAsと成長温度領域が合わず、三塩化物と金属Asを用いたAlGaAsの成長は不可能であることが分かった。AlCl_3を用いて比較的低温でAlAsの成長を行うためには、AsH_3等の活性水素が必要である。反応管中で活性水素を作るためにタングステン(W)フィラメントによる活性水素の生成を試みた。その結果、800℃でGaAsが数μm鏡面にエッチングされることが分かり、Ga及びAsが水素化物になることが示された。この活性水素を用いることにより、反応管中で一価の塩化物AlClまたはAsH_3を生成し、600℃以下の低温(石英とAlが反応しない温度)で塩化物を用いたAlGaAsの成長が可能になるものと期待される。

1.研究の目的ーーAlCl_3、GaCl_3および金属Asの蒸気を用いてAlGaAsの成長を実現し、この方法によりヘテロ接合を作り、猛毒ガスであるAsH_3を使わない新しい気相成長の有用性を示すことである。2.本年度の研究実績ーー当初からAlの塩化物と石英との反応によるSiの汚染が問題であったが、金属Alを用いる限り、この問題の解決は非常に難しいことが分かった。一方、金属Alを用いなくても常温で安定なAlCl_3、GaCl_3とAsH_3を用いることによりAlGaAsの成長が600℃以下で可能であることがわかった。更に、アルシンの代わりに金属AsとGaCl_3/H_2を用いることにより、600℃以下でGaAsの成長が出来た。本年度はAlCl_3/H_2と金属Asを用いたAlAsの成長を試みた。装置はGaCl_3/H_2と金属Asを用いたGaAsの成長と同じ物である。しかしながら、金属Asを用いた場合はAsH_3を用いた場合と異なり、成長温度を600℃以上にしないと成長が起こらず、成長速度も800℃でlμm程度と非常に遅い。そのため、GaAsと成長温度領域が合わず、三塩化物と金属Asを用いたAlGaAsの成長は不可能であることが分かった。AlCl_3を用いて比較的低温でAlAsの成長を行うためには、AsH_3等の活性水素が必要である。反応管中で活性水素を作るためにタングステン(W)フィラメントによる活性水素の生成を試みた。その結果、800℃でGaAsが数μm鏡面にエッチングされることが分かり、Ga及びAsが水素化物になることが示された。この活性水素を用いることにより、反応管中で一価の塩化物AlClまたはAsH_3を生成し、600℃以下の低温(石英とAlが反応しない温度)で塩化物を用いたAlGaAsの成長が可能になるものと期待される。