低エネルギ集束イオンビーム注入による高移動度二次元電子ガスの選択形成

分子線成長(MBE)法と集束イオンビーム(FIB)マスクレス選択注入技術を組み合わせた真空一貫複合プロセス技術を確立し、局所変調ドープヘテロ構造を形成する目的で基礎実験を行い、以下の結果を得た。1.成長中断の影響低エネルギーSiFIBによるドーパント注入の際必須となるAlGaAs層での成長中断において、実際のプロセスで行うのと同じ条件のもとで、種々の位置で成長中断を行った後、再成長して作製した試料の電気伝導特性を低温で評価し、2次元電子ガス(2DEg)のキャリア密度と成長中断位置の関係を実験的に求めた。計算から、ほぼ10^<12>/cm^2程度の界面準位が成長中断によって発生していることを示唆する結果を得た。2.Siの拡散Siドナの拡散はFIB注入で得られる局所変調ドープヘテロ構造や素子特性を決める重要な素子である。そこで、FIBで形成されるSiドナの拡散についてGaAs成長中に条件を変えながらSiをδドープした試料のC-V測定を行い、ドーパントの分布につき以下の結果を得た。(1)成長時の基板温度が500℃と550℃では、温度が高い方がドーパントは1原子層を越えて拡散する。(2)成長後の熱処理ではドーパント分布はほとんど影響を受けず、790℃で5秒間の熱処理後も、成長直後の鋭いドーパント分布が損なわれない。(3)ドーパントのピーク密度は成長時のSiソースの温度に非常に敏感であり、1350℃での鋭いピーク密度は1300℃では1桁以上減少する。3.低エネルギーFIBによる電極の形成AuSi合金イオンソースを用いた低エネルギーFIBによりGaAs基板上に金薄膜の形成を確認し、真空一貫プロセスにおけるオーミック電極の直接形成の可能性を得た。

分子線成長(MBE)法と集束イオンビーム(FIB)マスクレス選択注入技術を組み合わせた真空一貫複合プロセス技術を確立し、局所変調ドープヘテロ構造を形成する目的で基礎実験を行い、以下の結果を得た。1.成長中断の影響低エネルギーSiFIBによるドーパント注入の際必須となるAlGaAs層での成長中断において、実際のプロセスで行うのと同じ条件のもとで、種々の位置で成長中断を行った後、再成長して作製した試料の電気伝導特性を低温で評価し、2次元電子ガス(2DEg)のキャリア密度と成長中断位置の関係を実験的に求めた。計算から、ほぼ10^<12>/cm^2程度の界面準位が成長中断によって発生していることを示唆する結果を得た。2.Siの拡散Siドナの拡散はFIB注入で得られる局所変調ドープヘテロ構造や素子特性を決める重要な素子である。そこで、FIBで形成されるSiドナの拡散についてGaAs成長中に条件を変えながらSiをδドープした試料のC-V測定を行い、ドーパントの分布につき以下の結果を得た。(1)成長時の基板温度が500℃と550℃では、温度が高い方がドーパントは1原子層を越えて拡散する。(2)成長後の熱処理ではドーパント分布はほとんど影響を受けず、790℃で5秒間の熱処理後も、成長直後の鋭いドーパント分布が損なわれない。(3)ドーパントのピーク密度は成長時のSiソースの温度に非常に敏感であり、1350℃での鋭いピーク密度は1300℃では1桁以上減少する。3.低エネルギーFIBによる電極の形成AuSi合金イオンソースを用いた低エネルギーFIBによりGaAs基板上に金薄膜の形成を確認し、真空一貫プロセスにおけるオーミック電極の直接形成の可能性を得た。