化合物半導体薄膜結晶の成長とその制御に関する研究

化合物半导体薄膜晶体的生长与控制研究

• 批准号: 01604001
• 负责人: 御子柴 宣夫
• 金额: $ 16.51万
• 依托单位: Tohoku University
• 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: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01604001/
• 关键词: 化合物半導体; MOーCVD法; VPE法; MBE法; AlN; p型GaN; ZnSe; CuGaS_2

ワイドギャップIIIーV、IIーVI、IーIIIーV_2化合物半導体は、GaAsやInP系のIIIーV化合物半導体では不可能な機能性を実現し得る材料として、可視〜紫外域及び赤外域光機能素子や圧電性を利用した複合機能素子経の応用を目的に結晶成長、薄膜物性評価、デバイス応用の研究が進められてきた。新しい機能性を実現するために必然的に格子不整合の大きいヘテロ成長技術を必要としている。しかし、薄膜成長制御技術が不十分な点もあり、欠陥物性、光物性、伝導性等の物性が制御され、デバイス応用に十分耐え得る高純度・高品質薄膜結晶が得られていない。本研究では、具体的な材料としてAlN、GaN、ZnS、ZnSe、CuGaS_2、CuAlS_2、及びこれら材料の混晶を取りあげた。各分担者が開発した新しい化学気相成長法(CVD法)や分子線エピタキシー(MBE)法を用いて、「格子不整合緩和手段と評価」、「低温成長」、及び「成長雰囲気の高清浄化と原料の高純度化」、「基板/成長層界面や膜厚の原子層レベル制御及び評価」を共通の課題として研究を進め、物性制御された新しい機能性材料としての基礎を築くことを目的としている。東北大 御子柴は、AlNエピタキシャル成長について、格子不整合緩和手段として「Al_2O_3基板初期窒化法」を確立し、更に、一層の膜質向上を目指して反応管内のガスフローパターンを制御するガスビームフロー方式を提案した。また、大型機器として走査型μーRHEED顕微鏡用4段電子銃及び画像処理装置を導入し、微小域結晶構造解析を行ない、結晶成長の原子レベル制御を行う見通しが立っている。名古屋大 赤崎は、サファイア基板上のGaNエピタキシャル成長層の結晶性をAlNバッファ層を用いて格段に向上させ、世界で初めて高性能pn接合型GaN青色・紫外光発光ダイオードを開発した。明星大 今井は、H_2VPE法において、陽電性のLi、In、Ga添加によるGaP上のZnS結晶の結晶性の向上をはかった。京都工繊大 更家は、ZnSe、ZnSSeのMBE成長において、HeーCdレーザ光を照射し、表面吸着原子の表面永動を促進していること及び結晶性の向上を確認した。長岡技大 飯田は、自由励起子発光を示すCuGaS_2成長を可能とした。以上のように、研究計画に沿って研究は進展しており、次年度以降の研究の見通しは立っている。

ワ イ ド ギ ャ ッ プ, II, III ー V ー VI, I ー III ー V_2 compound semiconductor は, GaAs や InP is の III ー V compound semiconductor で は impossible な functional を be し must now る material と し て, visual ~ purple outland and び red light outland function element child や 圧 electrical を using し た composite functional element child 経 の 応 purpose を に crystallization Evaluation of the physical properties of long and thin films 価, デバ デバ ス応 ス応 for <s:1> research が into められて た た. The new <s:1> functional を occurrence するために inevitable に grid unintegration <s:1> large <s:1> ヘテロ growth technology を necessary と て て る る る. し か し, thin film growth suppression technology が very な point も あ り, owe 陥 physical properties, optical properties, 伝 conductivity が の physical properties such as suppression さ れ, デ バ イ ス 応 with に very resistant to え る high purity, high quality film crystallization が ら れ て い な い. In this study, で を, the specific な materials と て てAlN, GaN, ZnS, ZnSe, CuGaS_2, CuAlS_2, and the び れら れら れら れら materials <s:1> mixed crystals を were taken as あげた. The sharers が open 発 し た new し い chemical 気 each other n (CVD) や molecular line エ ピ タ キ シ ー を (MBE) method with い て, unconformity と review 価 moderate means "grid", "low growth", and び "growing 雰 囲 気 の hd と の high-purity raw material, at" and "substrate/growing layer interface や film thickness の atomic layer レ ベ ル suppression and び review 価" を common を の subject と し て research into the system of imperial さ め and physical properties れ た new し い functional materials と し て の foundation built く を こ と を purpose と し て い る. Northeast big royal child wood は, AlN エ ピ タ キ シ ャ ル growth に つ い unconformity て, grid moderate means と し て "early Al_2O_3 substrate smothering the method" を establish し, more に, a の membranous layer upward を refers し て anti 応 tube の ガ ス フ ロ ー パ タ ー ン を suppression す る ガ ス ビ ー ム フ ロ ー way を proposal し た. ま た, large machine と し て walkthrough type mu ー RHEED 顕 micro mirror with 4 period of electronic spear and び portrait 処 device を import し, tiny domain crystallization structure line を な い, crystal growth の atomic レ ベ ル suppression を line う see tong し が made っ て い る. Nagoya big Red battery は, サ フ ァ イ ア substrate の GaN エ ピ タ キ シ ャ の ル growth layer crystalline を AlN バ ッ フ を ァ layer with い て lattice period に upward さ せ, the early で め て high-performance type pn junction GaN cyan, ultraviolet light 発 ダ イ オ ー ド を open 発 し た. Star big imai は, H_2VPE に お い て, electropositive の Li, In and Ga add に よ る GaP on の ZnS crystal administered の crystalline の upward を は か っ た. Kyoto 繊 big family は and ZnSe, ZnSSe の MBE growth に お い て, He ー Cd レ ー ザ を sunlight し の surface, surface sorption atoms perpetual を promote し て い る こ と and び crystalline の upward を confirm し た. Kiyotaka Nagaoka, Iida, を, and the light emission of the free excitation unit を indicate that the growth of す cugas ₂ is を possible と た た. The above ように ように, research plan に along the って research <e:1> progress <s:1> てお, and the subsequent <s:1> research <e:1> in the following year and later can be found in the general <s:1> って standing って る る る.

项目成果

K.Hiramatsu,H.Amano,I.Akasaki: ""Cathodoluminescence of MOVPE grown GaN layer on α-Al_2O_3"" 9th Intern.Conf.on Cryst.Growth,20-25 Aug.,1989,Sendai,Japan. (1989)

K.Hiramatsu、H.Amano、I.Akasaki：“α-Al_2O_3 上 MOVPE 生长的 GaN 层的阴极发光”第 9 届 Intern.Conf.on Cryst.Growth，1989 年 8 月 20-25 日，日本仙台（1989 年） ）

K.Naniwae,K.Itoh,S.Itoh,K.Hiramatsuwth,H.Amano,I.Akasaki: "Growth of single crystal GaN substrate using hydride vapor phase epitaxy"" 9th Intern.Conf.on Cryst.Growth,20-25 Aug.,1989,Sendai,Japan. (1989)

K.Naniwae、K.Itoh、S.Itoh、K.Hiramatsuwth、H.Amano、I.Akasaki：“使用氢化物​​气相外延生长单晶 GaN 衬底””第 9 届 Intern.Conf.on Cryst.Growth，20-

N.Matsumura,T.Fukada and J.Saraie: "Laser irradiation during MBE Growth of Zns_xSe_<1-x>:A new growth parameter" J.crystal Growth. (1990)

N.Matsumura、T.Fukada 和 J.Saraie：“Zns_xSe_<1-x> MBE 生长过程中的激光照射：一种新的生长参数”J.crystal Growth。

K.Tsubouchi,K.Masu,M.Tanaka,Y.Hiura,T.Ohmi,N.Mikoshiba,S.Hayashi,T.Marui,A.Teramoto,T.Kajikawa and H.Soejima: ""Development of Scanning μ-RHEED microscopy for Imaging Polycrystal Grain Structure in LSI"" Jpn.J.Appl.Phys.28. L2075-L2077 (1989)

K.Tsubouchi、K.Masu、M.Tanaka、Y.Hiura、T.Ohmi、N.Mikoshiba、S.Hayashi、T.Marui、A.Teramoto、T.Kajikawa 和 H.Soejima：“扫描μ的发展” -用于 LSI 中多晶晶粒结构成像的 RHEED 显微镜”Jpn.J.Appl.Phys.28 (1989)。

坪内和夫、益一哉、田中正則、樋浦洋平、大見忠弘、御子柴宣夫、林茂樹、丸井隆夫、寺本晃、梶川鉄夫、副島啓義: ""走査型μーRHEED顕微鏡の開発と多結晶薄膜のグレイン評価への応用"" 日本学術振興会 マイクロビームアナリシス第141委員会第62回 研究会資料. 14-19 (1989)

Kazuo Tsubouchi、Kazuya Masu、Masanori Tanaka、Yohei Hiura、Tadahiro Omi、Nobuo Mikoshiba、Shigeki Hayashi、Takao Marui、Akira Teramoto、Tetsuo Kajikawa、Hiroyoshi Soejima：“扫描 μ-RHEED 显微镜的开发和多晶薄膜颗粒的评估应用" 日本学术振兴会第 141 届微束分析委员会第 62 次会议资料。14-19 (1989)