有機金属気相成長による原子オーダでの平坦ヘテロ界面形成と電子波共鳴による評価

本研究では、InP/GaInAs共鳴トンネルダイオードを有機金属気相成長法により作製し、実測したデバイスの電流・電圧特性から結晶成長条件とへテロ界面の原子オーダでの平坦化との関係を明らかにすることを目的としている。III族有機金属材料としてトリエチルインジウム、トリエチルガリウムを、IV族材料としてフォスフィン、アルシンを用いた。それら材料ガスの流量を制御し,V族対III族ガスの流量比を他の結晶成長方に比べて1桁以上大きい2000程度にすることにより原子オーダで平坦な成長表面を実現した。成長温度600℃の場合原子層ステップと均等幅の平坦テラスが形成可能な成長速度の上限はInPで0.5ML/secである。また、InPにジシランをドーパント材料としてデルタドーピングする場合(シートドーピング濃度8×1012cm-2)でも、成長表面が平坦性を保つ成長条件を見いだした。成長表面の観測には原子間力顕微鏡を用い2μm四方での観測でステップの間隔、高さを評価しているが、同時に数十μm四方でステップ形状の同等性も確認している。得られた平坦化成長条件を用いてInP/GaInAs共鳴トンネルダイオード元ウエハを作製した。試作した2重障壁、3重障壁共鳴トンネルダイオードの電流-電圧特性から共鳴エネルギー準位幅を評価し、ステップフロー成長により共鳴準位幅が7meV程度まで狭搾化できることを明らかにした。

本研究では、InP/GaInAs共鳴トンネルダイオードを有機金属気相成長法により作製し、実測したデバイスの電流・電圧特性から結晶成長条件とへテロ界面の原子オーダでの平坦化との関係を明らかにすることを目的としている。III族有機金属材料としてトリエチルインジウム、トリエチルガリウムを、IV族材料としてフォスフィン、アルシンを用いた。それら材料ガスの流量を制御し,V族対III族ガスの流量比を他の結晶成長方に比べて1桁以上大きい2000程度にすることにより原子オーダで平坦な成長表面を実現した。成長温度600℃の場合原子層ステップと均等幅の平坦テラスが形成可能な成長速度の上限はInPで0.5ML/secである。また、InPにジシランをドーパント材料としてデルタドーピングする場合(シートドーピング濃度8×1012cm-2)でも、成長表面が平坦性を保つ成長条件を見いだした。成長表面の観測には原子間力顕微鏡を用い2μm四方での観測でステップの間隔、高さを評価しているが、同時に数十μm四方でステップ形状の同等性も確認している。得られた平坦化成長条件を用いてInP/GaInAs共鳴トンネルダイオード元ウエハを作製した。試作した2重障壁、3重障壁共鳴トンネルダイオードの電流-電圧特性から共鳴エネルギー準位幅を評価し、ステップフロー成長により共鳴準位幅が7meV程度まで狭搾化できることを明らかにした。