化合物半導体-Si系ヘテロエピタキシーの初期原子層制御と転位低減化に関する研究

化合物半導体-Si系ヘテロエピについて初期成長制御と転位低減化について研究を行った結果、以下のような知見を得た。まず、リン系化合物半導体とSiとの界面形成過程について調べた。InP基板上のSi成長では、成長初期約1-3MLに相当するRHEED振動が観察され、シュードモルフィックに2次元成長することが明らかとなった。また、SIMS分析により、Siヘテロエピ層にInの偏析が観察された。これは、In-PよりもSi-Pの結合が強いことによって起こることが示唆された。InP上にシュードモルフィック成長したSiを基板として、InP-Si系ヘテロエピの初期化低について実験を進めた結果、低温MEE法を用いることにより比較的平坦なInP成長層が得られた。さらに、Si基板上に結合力の強いA1Pをバッファ層として用いるための基礎的検討を行った。その結果、A1Pは、Si基板上にほぼ2次元成長できることが確認された。次に、ヘテロエピ層の転位低減化の手法として歪単周期超格子をバッファ層として用いる実験を行った。SiおよびGaP基板上へのGaAsのヘテロエピ成長にSSPS層をバッファとして挿入することにより、貫通転位を大幅に減少することができた。これは、格子定数と結合力の異なる超格子を組み合わせることによって、下地から伝般する転位をヘテロ界面に平行に逃がすことにより起こると考えられる。この手法は、他の格子不整合系のヘテロエピに対してもあてはまると予想されることから、転位低減の一般的手法として期待される。

化合物半導体-Si系ヘテロエピについて初期成長制御と転位低減化について研究を行った結果、以下のような知見を得た。まず、リン系化合物半導体とSiとの界面形成過程について調べた。InP基板上のSi成長では、成長初期約1-3MLに相当するRHEED振動が観察され、シュードモルフィックに2次元成長することが明らかとなった。また、SIMS分析により、Siヘテロエピ層にInの偏析が観察された。これは、In-PよりもSi-Pの結合が強いことによって起こることが示唆された。InP上にシュードモルフィック成長したSiを基板として、InP-Si系ヘテロエピの初期化低について実験を進めた結果、低温MEE法を用いることにより比較的平坦なInP成長層が得られた。さらに、Si基板上に結合力の強いA1Pをバッファ層として用いるための基礎的検討を行った。その結果、A1Pは、Si基板上にほぼ2次元成長できることが確認された。次に、ヘテロエピ層の転位低減化の手法として歪単周期超格子をバッファ層として用いる実験を行った。SiおよびGaP基板上へのGaAsのヘテロエピ成長にSSPS層をバッファとして挿入することにより、貫通転位を大幅に減少することができた。これは、格子定数と結合力の異なる超格子を組み合わせることによって、下地から伝般する転位をヘテロ界面に平行に逃がすことにより起こると考えられる。この手法は、他の格子不整合系のヘテロエピに対してもあてはまると予想されることから、転位低減の一般的手法として期待される。