原子価不整合系半導体ヘテロ界面の原子層レベル制御とバンド不連続量

价态失配半导体异质界面的原子层能级控制和能带不连续性

• 批准号: 09750034
• 负责人: 船戸 充
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750034/
• 关键词: 原子価不整合; 半導体ヘテロ界面; Zn(S)Se; GaAs; バンド不連続量; 硫黄原子; ZnSe

本研究では、II-VI族半導体のZn(S)SeとIII-V族半導体のGaAsを積層したときに界面に生じる原子価の不整を利用し、従来、あるヘテロ構造に対して一意に決まると考えられていたバンド不連続の人為的な制御を試みている。今年度は、特に、硫黄(S)原子を界面に挿入することの効果を検証した。以下に、本年度の研究で得られた結果を示す。1.GaAs上にZnSeを成長する際、ZnあるいはSe原料でGaAs表面をあらかじめ処理した。その結果、処理法の違いにより、価電子帯不連続量が0.6-1.1eVの間で変化することがX線光電子分光法(XPS)測定より分かった。界面にSを挿入した場合でも、変化の程度は同程度であった。これは、格子不整合による欠陥の生成を防ぐためにSの組成を7%に抑えているために、Sによる価電子帯不連続量の変化が、測定誤差内に含まれてしまったためであると考えた。2.上記の実験は、膜厚数nmの試料で行った。これを実際のデバイスに使用する程度の膜厚(μmオーダ)として、界面に存在するSがどのような影響を持っているのかを調べた。具体的には、Zn(S)Seをn型、GaAsをp型としたダイオードを作製し、その電流-電圧特性を測定した。その結果、バンド不連続の制御に基づいた立ち上がり電圧の変化が観察された。さらに、界面にSを挿入した場合に限り、負性抵抗が現れることが分かった。この現象は、界面での原子配列・種類を適当に制御してやれば、界面物性さらにはデバイス特性を人為的に制御できることを意味している。

In this paper, we study the application of Zn(S)Se and GaAs in III-VI semiconductors to the formation of an atomic layer at the interface between GaAs and III-V semiconductors. This year, the sulfur (S) atom is introduced into the interface. The results of this year's study are shown below. 1. When ZnSe is grown on GaAs, Zn is grown on GaAs. The results of this study were as follows: 1. The electron bandwidth was measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The interface is in the same state. For example, if the content of the sample is not consistent with the content of the sample, the sample will be analyzed. 2. Note that the film thickness is several nm and the sample thickness is several nm. The film thickness (μm) of the film used in the process is adjusted according to the influence of the interface. Specific Zn(S)Se n-type, GaAs p-type and current-voltage characteristics were measured. As a result, the voltage of the battery is measured on the basis of the voltage of the battery. In the case of negative resistance, negative resistance is present. This phenomenon is controlled by the atomic arrangement and type of the interface, and the physical properties of the interface are controlled artificially.

项目成果

M.Funato: "Tunable band offsets in ZnSe/GaAs heterovalent heterostructures grown by MOVPE" Journal of Applied Physics. 82. 2984-2989 (1997)

M.Funato：“MOVPE 生长的 ZnSe/GaAs 异价异质结构中的可调谐能带偏移”应用物理学杂志。

M.Funato: "Tunable band offsets via control of interface atomic configuration in GaAs-on ZnSe(001) heterovalent heterostructures" Journal of Applied Physics. 85. 1514-1519 (1999)

M.Funato：“通过控制 GaAs-on ZnSe(001) 异价异质结构中的界面原子构型可调节能带偏移”应用物理学杂志。