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

使用金属铝和氯化物气相生长方法开发 AlGaAs/GaAs 异质结构

• 批准号: 63850003
• 负责人: 長谷川 文夫
• 金额: $ 4.93万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 1989
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-63850003/
• 关键词: AlGaAs; 気相成長; クロライド法; ヘテロ構造; 塩化物法; ヘテロエピタキシ-; エビタキシャル成長; ヘテロ接合; ダブルヘテロ構造; 塩化物気相成長法; ホトルミネッセンス; SAセンター; 三塩化物

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. The research purpose の ー ー AlCl_3, GaCl_3 お よ び metal As の steamed 気 を with い て AlGaAs の growth を be し, こ の way に よ り ヘ テ ロ joint を り, fierce poison ガ ス で あ る AsH_3 を make わ な new し い い 気 phase growth の usefulness を shown す こ と で あ る. 2. の research be performance this year ー ー had か ら Al の salt compound と quartz と の anti 応 に よ る Si が の pollution problem で あ っ た が, metal Al を い る り, limited こ の problem solve の は very に し い こ と が points か っ た. Party, metal Al を い な く て も で stability at room temperature な AlCl_3, GaCl_3 と AsH_3 を with い る こ と に よ り AlGaAs の growth が で under 600 ℃ can で あ る こ と が わ か っ た. More に, ア ル シ ン の generation わ り に metal As と GaCl_3 / H_2 を with い る こ と に よ り, below 600 ℃ で GaAs の が out た growth. This year, <s:1> AlCl_3/H_2と metal Asを is used to grow を by た たAlAs <s:1> test みた. Apparatus: と GaCl_3/H_2と metal Asを grows と and じ substances である with たGaAs である. し か し な が ら, metal As を with い た occasions は AsH_3 を with い た occasions と different な り を, growth temperature above 600 ℃ に し な い と growth since が こ ら ず, growth speed も 800 ℃ で mu l m と very に 遅 い. そ の た め, GaAs と が growth temperature field and わ ず, three salt hydrates As を と metal with い た AlGaAs の growth は impossible で あ る こ と が points か っ た. AlCl_3を compared with を て the low-temperature でAlAs <s:1> growth を row うために AsH_3 and other <s:1> active hydrogens が necessary である. Anti 応 pipe water element を で activity in る た め に タ ン グ ス テ ン (W) フ ィ ラ メ ン ト に よ る active water element の generated を try み た. そ の results, 800 ℃ で GaAs が several microns mirror に エ ッ チ ン グ さ れ る こ と が points か り, Ga and び As が water element compound に な る こ と が shown さ れ た. こ の active water element を use い る こ と に よ り, anti 応 tube で a 価 の salt compound AlCl ま た は AsH_3 を generated し, の under 600 ℃ low temperature (quartz と Al が anti 応 し な い temperature) で salt compound を with い た AlGaAs の may grow が に な る も の と expect さ れ る.

项目成果

R.KOBAYASHI,et al.: "Difference of Reaction between AsH_3 and Arseric Vapor from As Metal in Vapor phase Epitaxy of GaAs" to be published in J.Crystal Growth. (1990)

R.KOBAYASHI等人：“GaAs气相外延中砷金属的AsH_3与砷蒸气的反应差异”即将发表在J.Crystal Growth上。

F.HASEGAWA,et al.: "Chloride VPE of AlxGa_<1->x As by the Hydrogen Reduction Method Using a Metal Al Source" Japan.J.Appl.phys.27. L254-L257 (1988)

F.HASEGAWA等人：“通过使用金属Al源的氢还原方法氯化AlxGa_<1->x As”Japan.J.Appl.phys.27。

H.YAMAGUCHI,et al.: "Vapor phase Epitaxy of AlGaAs by Direct Reaction between AlCl_3,GaCl_3 and AsH_3/H_2" Japan.J.Appl.phys.28. L4-L6 (1989)

H.YAMAGUCHI等人：“通过AlCl_3、GaCl_3和AsH_3/H_2之间的直接反应实现AlGaAs的气相外延”Japan.J.Appl.phys.28。

H.Yamaguchi;R.Kobayashi;Y.Jin;F.Hasegawa: Japan.J.Appl.Phys.28. L4-L6 (1989)

H.Yamaguchi；R.Kobayashi；Y.Jin；F.Hasekawa：Japan.J.Appl.Phys.28。

A.KOUKITSU,et al.: "Thermodynamic Analysis on Vapor phase Epitaxy of GaAs by GaCl_3 and AsH_3 System" Japan.J.Appl.phys.27. L1594-L1596 (1988)

A.KOUKITSU,et al.：“GaCl_3 和 AsH_3 系统对 GaAs 气相外延的热力学分析”Japan.J.Appl.phys.27。