ウルツ鉱構造をもつ機能性薄膜結晶のTEMによる極性判定とそのマッピングへの応用

纤锌矿结构功能薄膜晶体极性的TEM测定及其在测绘中的应用

• 批准号: 13875008
• 负责人: 桑野 範之
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13875008/
• 关键词: 窒化物半導体; 透過型電子顕微鏡; 極性; ウルツ鉱構造; 電子チャネリング; 特性X線; 薄膜結晶; 収束電子回折; 収束電子線回折

窒化ガリウム(GaN)を始めとするIII族窒化物結晶は短波長域のレーザ素子材料として注目されている.GaN系結晶の多くは六方晶系に属するウルツ鉱構造をもつ.この結晶構造には対称中心が無く、[0001]と[0001^^-]が区別される.これは極性と呼ばれる.デバイス作製では多くは(0001)面方向に結晶成長させるので極性の区別は重要である.ところが、通常の回折実験ではフリーデル側により,回折強度からは極性を区別をつけることができないが、電子回折の動力学的効果を利用すれば可能となる.本研究では透過型電子顕微鏡を用いて、薄膜結晶の微細構造を解析しながら目的の部位での極性判定を行う手段の確立を目指したものである.解析技法としては、特性X線強度が解析条件に伴って変化する現象を利用したTEM-EDS法と、試料上に電子線を収斂させて得られる回折ディスクの強度プロフィルから判定するCBED法を採用した.種々のIII-V、II-VI族結晶について検証した結果、2種の元素の原子散乱因子が近い結晶ではTEM-EDS法が、はなれている結晶ではCBED法が有利であることが確認された.とくに、GaNではTEM-EDS法でも可能ではあるが、窒素の特性X線エネルギーが低いため、かなり精度良く測定する必要がある.CBED法では容易に判別できることが確かめられた.TEM-EDS法では、入射電子線方向を振りながら構成元素GaNであればガリウムと窒素)のX線強度を測定すると、その比の変化から極性を判定することができる.本研究の年限では、種々の結晶についてTEM-EDS法による極性判定基準を決めることができた.透過型電子顕微鏡の電子回路をわずかに改善することにより、試料の特定領域を走査させながら自動的に計測するで薄膜材料での極性を2次元的にマッピングすることが可能となる.

Smothering the ガ リ ウ ム (GaN) beginning を め と す る III clan smothering compound crystal は short wavelength domain の レ ー ザ element child material と し て attention さ れ て い る. GaN crystallization is の more く は hexagonal system に genus す る ウ ル ツ 鉱 tectonic を も つ. こ の crystal structure に は said center seaborne が く, [0001] と [0001 ^ ^ -] が difference さ れ る. こ れ は Polarity と shout ば れ る. デ バ イ ス cropping で は more く は (0001) plane direction に crystal growth さ せ る の は で の polarity difference between important で あ る. と こ ろ が, usually の inflexion be 験 で は フ リ ー デ ル side に よ り, inflexion strength か ら は を polarity difference between を つ け る こ と が で き な い が, electronic inflexion の dynamics services fruit を using す れ ば may と な Youdaoplaceholder0. This study で は type through electronic 顕 micromirror を with い て, film crystallization の fine-structure を parsing し な が ら purpose の parts で の polarity decision を line う means の established を refers し た も の で あ る. Analytical techniques と し て に は, intensity of characteristic X-ray が analytic conditions with っ て variations change す る phenomenon を using し た TEM and EDS と に electronic line on, try を 収 gathered さ せ て must ら れ る inflexion デ ィ ス ク の strength プ ロ フ ィ ル か ら determine す る を CBED method using し た. Kind of 々 の, II, III, V - VI crystallization に つ い て 検 card し た results, two elements の の scattered factor が nearly い crystallization で は TEM and EDS が, は な れ て い る crystallization で は CBED method が favorable で あ る こ と が confirm さ れ た. と く に, GaN で は TEM and EDS で も may で は あ る が, smothering の feature X Low line エ ネ ル ギ ー が い た め, か な り く determination precision good す る necessary が あ る. CBED method で は easy に discriminant で き る こ と が か indeed め ら れ た. TEM and EDS で は, vibration direction of incident electron line を り な が ら elements GaN で あ れ ば ガ リ ウ ム と smothering element) の determination of X-ray intensity を す る と, そ の than の variations change か ら を polarity Determine する とがで る る る. This study の fixed number of year で は, kind of 々 の crystallization に つ い て TEM and EDS に よ る polarity decision benchmark を definitely め る こ と が で き た. Through type electronic 顕 micromirror の electronic circuit を わ ず か に improve す る こ と に よ り, try の を specific areas walkthrough さ せ な が ら に automatically measuring す る で thin film material で の polarity を 2 dimensional に マ ッ ピ ン グ す る こ と が may と な る.

项目成果

T.Mitate et al.: "Transmission Electron Microscope Analysis of Microstructure in GaN Grown on (111)A nand (111)B of GaAs by Metalorganic Hydrogen Chloride Vapor Phase Epitaxy"Physica. Status. Solidi. (a)118-2. 557-560 (2001)

T.Mitate 等人：“通过金属有机氯化氢气相外延法在 GaAs 的 (111)A 和 (111)B 上生长的 GaN 微观结构的透射电子显微镜分析”Physica。

T.Mitate, et al.: "Transmission Electron Microscope Analysis of Microstructure in GaN Grown on (111)A and (111)B of GaAs by Metalorganic Hydrogen Chloride Vapor-Phase Epitaxy"physical status solidi. (a)188-2. 557-560 (2001)

T.Mitate 等人：“通过金属有机氯化氢气相外延在 GaAs (111)A 和 (111)B 上生长的 GaN 微观结构的透射电子显微镜分析”物理状态固体。

T.Mitate et al.: "Polarity Determination of Wurtzite and Zincblende Structures by TEM"Physica Status Solidi. (a)192-2. 383-388 (2002)

T.Mitate 等人：“通过 TEM 测定纤锌矿和闪锌矿结构的极性”Physica Status Solidi。

桑野範之, 見立壽継: "TEMによりIII族窒化物結晶の極性判定"電子顕微鏡. 37-3. 194-197 (2002)

Noriyuki Kuwano，Hisatsugu Mitate：“通过 TEM 测定 III 族氮化物晶体的极性”电子显微镜 37-3 (2002)。