オール液体ソースを用いる減圧有機金属気相成長SiドープGaNの低温成長

トリメチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソース、或いは、トリエチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソースを用いて、有機金属気相成長法により160Torrの減圧下で(001)GaAs基板上にGaN結晶の成長を行った。GaN結晶は、トリメチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソースのときには、基板温度が約450℃から成長が認められ、トリエチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソースのときには、約400℃の低温から成長が認められた。反応生成ガスの四重極質量分析の結果と比較するとアルキル金属の実効的分解温度の低い方が成長温度が低くなっている。GaAs基板上に低温でGaN緩衝層を成長した後に、引き続き成長温度を550℃から700℃に昇温してGaNを成長させると、トリメチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソースの使用のときに、緩衝層のない時に比べてX線回折強度が増加し半値全幅が減少し、C軸によく配向した六方晶系のGaN結晶の成長がみられ、成長表面も鏡面となった。トリエチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソースの使用のときには、C軸配向した六方晶系GaNの成長が低温でみられ、特に、成長温度が700℃のときには、立方晶系のGaN結晶がC軸配向して成長することが初めて観測された。GaN成長結晶を二次イオン質量分析計で測定した結果、成長結晶のGaとNの比率は成長層で一様であり、また、不純物として炭素や酸素が検出された。

トリメチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソース、或いは、トリエチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソースを用いて、有機金属気相成長法により160Torrの減圧下で(001)GaAs基板上にGaN結晶の成長を行った。GaN結晶は、トリメチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソースのときには、基板温度が約450℃から成長が認められ、トリエチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソースのときには、約400℃の低温から成長が認められた。反応生成ガスの四重極質量分析の結果と比較するとアルキル金属の実効的分解温度の低い方が成長温度が低くなっている。GaAs基板上に低温でGaN緩衝層を成長した後に、引き続き成長温度を550℃から700℃に昇温してGaNを成長させると、トリメチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソースの使用のときに、緩衝層のない時に比べてX線回折強度が増加し半値全幅が減少し、C軸によく配向した六方晶系のGaN結晶の成長がみられ、成長表面も鏡面となった。トリエチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソースの使用のときには、C軸配向した六方晶系GaNの成長が低温でみられ、特に、成長温度が700℃のときには、立方晶系のGaN結晶がC軸配向して成長することが初めて観測された。GaN成長結晶を二次イオン質量分析計で測定した結果、成長結晶のGaとNの比率は成長層で一様であり、また、不純物として炭素や酸素が検出された。