シンクロトロン放射光励起気相成長法によるAlInN単結晶の作製

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AlInN混晶半導体は、高効率高輝度の短波長光デバイスへの応用が期待されている工業価値の高い材料である。また,Al0.83In0.17NがGaNの格子定数と一致し,現在盛んに研究されているGaNをベースとしたレーザダイオードのクラッド層としては最適であると報告されている。しかし,従来の有機金属気相成長方法ではInNとAlNとのエピタキシャル温度の差があまりにも大きいため、AlInNの単結晶を作製するのは困難である。我々の研究グループは,数年前からシンクロトロン放射光に注目し,放射光励起がZnTeの低温エピタキシャル成長に有効であることを実証した。そこで,本研究では、シンクロトロン放射光励起によるAlInNのヘテロエピタキシャル成長を行い、成長層の結晶学的、光学的及び電気的性質を評価し、AlInN混晶半導体の成長技術を確立することを主たる目的とした。本研究を実施した結果、成長温度を低くすることによりサファイア及びガリウム砒素(111)基板上にAlInNの混晶を作成できることが明らかになった。作成されたAlInN混晶膜のインジウムの組成比は1から0.6まで幅広い領域においてコントロールすることが可能である。また、アルミニウムの成分の増加に伴いAlInNのバンドギャップが高エネルギー側にシフトし、大きくなることが確認できた。さらに、シンクロトロン光を用い、ナイトライド系化合物半導体の光学スペクトルの温度依存性を測定し、幾つかの知見を得た。