ナイトライド系化合物半導体の立方晶構造変換ヘテロエピタキシー機構の研究

本年度は、GaAsないしGaP上への立方晶GaNおよび関連の混晶のMOVPE成長と結晶評価を行い、以下の成果を得た。1)GaAs上の不純物添加のない立方晶GaNにおいて、従来困難とされていたp型電気伝導特性を見い出した。再現性およびp型伝導の起源についての検討を進め、結晶粒界などの結晶性状に由来するものとの見通しを得た。2)SiO_2をマスクとして用いたGaAs上の5μm平方の微小領域への立方晶GaNのMOVPE成長において、単結晶領域のサイズが基板全面への通常の成長の場合に比べて数倍程度大きくなることを見い出した。3)立方晶GaN/GaAs界面の高分解能透過型電子顕微鏡による直接観察により、界面が(100)B面より成ること、また界面に直接接してほとんど無歪みの立方晶GaNが形成されているなどの界面微構造を明らかにした。4)GaAsおよびGaP上にGaAsNおよびGaPN混晶のMOVPE成長を行い、GaAsNにおいて最大N濃度0.5%、GaPNにおいて同2.9%の混晶を得ることに成功した。またフォトルミネッセンスにより発光ピークエネルギーがN濃度の増加により長波長化することを見い出した。またラマン分光により混晶の結晶性評価を行い、混晶化によるラマンシフトを見い出した。以上によりGaNにおける立方晶構造変換ヘテロエピタキシーの基本的特性が明らかになり、結晶成長機構を解明する上での有力な知見を得た。

本年度は、GaAsないしGaP上への立方晶GaNおよび関連の混晶のMOVPE成長と結晶評価を行い、以下の成果を得た。1)GaAs上の不純物添加のない立方晶GaNにおいて、従来困難とされていたp型電気伝導特性を見い出した。再現性およびp型伝導の起源についての検討を進め、結晶粒界などの結晶性状に由来するものとの見通しを得た。2)SiO_2をマスクとして用いたGaAs上の5μm平方の微小領域への立方晶GaNのMOVPE成長において、単結晶領域のサイズが基板全面への通常の成長の場合に比べて数倍程度大きくなることを見い出した。3)立方晶GaN/GaAs界面の高分解能透過型電子顕微鏡による直接観察により、界面が(100)B面より成ること、また界面に直接接してほとんど無歪みの立方晶GaNが形成されているなどの界面微構造を明らかにした。4)GaAsおよびGaP上にGaAsNおよびGaPN混晶のMOVPE成長を行い、GaAsNにおいて最大N濃度0.5%、GaPNにおいて同2.9%の混晶を得ることに成功した。またフォトルミネッセンスにより発光ピークエネルギーがN濃度の増加により長波長化することを見い出した。またラマン分光により混晶の結晶性評価を行い、混晶化によるラマンシフトを見い出した。以上によりGaNにおける立方晶構造変換ヘテロエピタキシーの基本的特性が明らかになり、結晶成長機構を解明する上での有力な知見を得た。