化合物半導体のLPE成長におけるマクロステップ形成過程にリアルタイム観察

化合物半导体LPE生长宏观台阶形成过程的实时观察

• 批准号: 04227229
• 负责人: 栗林 一彦
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Institute of Space and Astronautical Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 1993
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04227229/
• 关键词: 化合物半導体; 液相エピタキシャル成長; その生観察; 赤外線顕微干渉計; マクロステップ; 界面形態安定性

III-V族化合物半導体の溶液成長過程においてしばしば見られる巨大ステップ(マクロステップ)はドーパントの偏析をもたらす等により、結晶の品質を著しく損なうことが指摘されている。本研究は、赤外線を観察光とする顕微干渉計を用い、III-V族半導体であるGaPの溶液成長過程をリアルタイムで観察し、マクロステップの形成に関する液相中の温度勾配、流れ等の影響から、成長面形態の安定性に関する知見を得ることを目的としている。本年度は、上記リアルタイム観察から求めたマクロステップ間隔λを拡散支配モデル及び濃度境界層モデルによる計算と比較し、液相中の流れによる撹拌の影響の検討を行なった。西永らによる拡散律速型の界面安定性理論を、液相中の流れの効果を取り入れた濃度境界層モデルに拡張すると、λは2π√<DC_<e0>τ_D/C_sR(t)><^^-λ<^^-2π√<3DC_<e0>τ_D/C_sR(t)>で与えられる。ここでC_<e0>は曲率が0の時の液相中の平衡溶質濃度、C_sは固相中の溶質濃度、τ_Dはキャピラリー定数、Dは拡散係数、R(t)は成長速度である。λ、R(t)はそれぞれ明視野像、干渉縞像から求めた。これらの実測値は上記の関係を満たした。このことは、マクロステップの拳動は西永らの界面安定性理論でかなり良く説明できることせ示すものといえよう。また上部を冷却、下部を加熱すること等により液相中に積極的に流れを生じさせた場合、λは小さくなること、さらには、ステップクーリング及びニアクーリング法のいずれの場合もマクロステップが発生・発達したのは対照的に、適当な正の温度勾配がマクロステップの発生を抑制することが確認された。この結果は、温度勾配の付加が流れの抑制及び界面の安定化をもたらすことを示すものである。

III-V compound semiconductor solution growth process in the middle of the process, see the huge temperature rise, such as segregation, crystal quality loss, so on. This study aims to investigate the growth process of GaP solutions in III-V semiconductors, the effects of temperature matching and flow in the liquid phase on the formation of GaP solutions, and the stability of growth surface morphology. This year, we will review the calculation and comparison of the influence of agitation on the flow in the liquid phase. The interface stability theory of dispersion law type and the effect of flow in liquid phase are introduced. The concentration boundary layer is expanded, λ is 2π√&lt;DC_<e0>τ_D/C_sR(t)&gt;&lt;^-λ&lt;^-2π√&lt;3DC_<e0>τ_D/C_sR (t)&gt; and so on. Equilibrium <e0>solute concentration in the liquid phase, solute concentration in the solid phase, τ_D, D, R (t), R(t).λ, R(t) This is the first time that I've ever seen a relationship. The theory of interface stability is explained in detail. The upper part is cooled, the lower part is heated, etc. The positive flow in the liquid phase occurs when the λ is small, and the λ is small. The result is that the temperature of the mixture is reduced and the interface is stabilized

项目成果

K.Kuribayashi et al.: "In-situ observation of morphological change of LPE gromw surface in semiconductor" Journal of Crystal Growth.

K.Kuribayashi 等人：“半导体中 LPE 生长表面形态变化的原位观察”《晶体生长杂志》。

K.Kuribayashi et al.: "In-situ observation of Unidirectional Solidification in Transparent Organic Alloy" Journal of Crystal Growth.

K.Kuribayashi 等人：“透明有机合金中单向凝固的原位观察”晶体生长杂志。

K.Kuribayashi et al.: "Influence of mixing in Iiquid on unidirectional solidification rate in transoparent organic alloy" Journal of Crystal Growth.

K.Kuribayashi 等人：“液体混合对透明有机合金单向凝固速率的影响”晶体生长杂志。