イオン性の異なる準格子整合系半導体多層構造・ヘテロ界面の物性に関する研究

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1.Ge、GaAsの成長条件と膜質との関連に関して検討した結果、ZnSeの最適成長温度である450ﾟC程度の低温で成長しうる条件が判明した。また、成長中の光照射が、原料のアルキル基を脱離させ、炭素混入量の低減に有用であることが明かとなった。2.Ge/GaAs/ZnSeの組合せを変えたヘテロエピ成長を行い、特にZnSe上のGaAs成長において付着係数が小さいこと、Ge上のZnSe成長においてアンチフェイズドメインが形成されやすいことが問題であることが判明した。これらの問題を避けるための表面処理技術について検討を行い、前者についてはAs照射を十分に行うこと、後者については傾斜角基板を用いることが望ましいとの知見を得た。これらの結果をふまえて多層構造の作製を行い、GaAs/ZnSe多層構造では、各層厚が100A^^。程度の超格子が作製できるに至った。3.異族半導体の多層構造に関して、各層の相互拡散による界面のだれを評価する方法として、X線回折のピーク間のフリンジの形を理論と実験とで比較する手法を導いた。その結果、GaAs/ZnSe界面での相互拡散により顕著な混晶化は、界面から2分子層の程度にすぎない、すなわち本研究によって確立した成長法によって、界面急峻性に優れた多層構造が得られることが判明した。また、この結果は透過型電子顕微鏡観察によっても確認できた。4.異族半導体の多層構造・ヘテロ界面に生じる光・電子物性を測定し、各層の厚さが臨界膜厚を越えていないことが、高品質の特性が得られる上で重要な要件であることが判明した。その結果、例えばGaAs/ZnSeのpn接合において、理想係数1.04というほぼ理想に近い接合特性が得られた。その結果として、可視域全体にわたる広い波長特性を持つ広帯域光検出器を試作し、今後の新機能・高機能光・電子デバイスへの応用に向けた基礎特性が得られた。