高インジウム組成インジウム・ガリウム窒素の結晶成長と評価

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高周波励起分子線エピタキシ法により、4H-SiC(0001)基板面上にガリウム窒素膜を成長し、この上に中間組成のインジウム・ガリウム窒素を結晶成長した。ガリウム窒素の成長条件は、基板温度850℃、ガリウムフラックスは8×10^<-5>Pa、プラズマ出力400Wで窒素流量1.6sccmとした。成長膜はRHEED観察結果からストリーク・パターンで、原子レベルで表面が平坦であることが観察できた。また、電子顕微鏡観察から表面の平坦な結晶膜が得られた。次に、このガリウム窒素膜を下地として、基板温度650℃～690℃、ガリウムフラックス2.0×10^<-5>Pa、インジウムフラックス1.8×10^<-5>Pa、窒素流量1.6sccm、プラズマ出力400Wで、中間組成のインジウム・ガリウム窒素結晶を成長した。XRD測定から、インジウム・ガリウム窒素のピークは33.27度となり、組成はIn_<0.37>Ga_<0.63>Nとなった。成長膜のRHEEDにはわずかにスポットの混入があったがストリーク・パターンで、表面は平坦であることが確認できた。SEMの観察結果からはインジウム・ドロップレットが見られたが、それ以外の部分の成長膜は平坦であった。PL測定からは556nmにピークを持つ発光が得られたが、発光は弱いことがわかり、さらに結晶性の向上が必要である。また、高インジウム組成のインジウム・ガリウム窒素成長条件は検討中であるが、基板温度とガリウムフラックス並びにインジウムフラックス及び窒素の供給量で結晶性が大きく異なる事がわかった。素子として応用が可能なレベルでの結晶性の良い成長膜を得ることは、現在までの結果からは得られていないが、V族の窒素に比して、III族のインジウム及びガリウムフラックスを多くし、基板温度を、成長可能な範囲内で出来る限り高くして成長すると、結晶性が向上することが分かった。