表面制御エピタキシ-法によるSiC純正結晶の製作と光物性制御

表面控制外延法制备纯SiC晶体并控制光学性能

• 批准号: 02205061
• 负责人: 冬木 隆
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyoto 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: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-02205061/
• 关键词: シリコンカ-バイド; 原子層エピタキシ-; 表面超格子; 反射電子線回折法; 発光中心

本研究は表面制御原子層エピタキシ-法を用いて広禁制帯幅半導体として注目を集めているシリコンカ-バイド(SiC)の高品質純正結晶を製作し、紫色を含む全可視領域にわたる光物性を制御することを目的とする。本年度においては、1.表面制御原子層エピタキシ-成長機構の解明、2.SiCのワイドギャップの特長を活かしてとくに短波長域の光物性を制御する。ことを2つの大きな課題として研究を遂行した。1.<表面超格子制御法におけるSiC表面超構造の同定>___ー ガスソ-ス分子線エピタキシ-法において、原料ガスを交互に供給することにより超格子構造再配列が連鎖的に起き、結晶成長が進行する。1サイクルあたりの成長膜厚はSi原子の吸着量によって決定されるがこれは表面超構造に依存しており、表面超構造を正確に同定することは原子層エピタキシ-制御に不可欠である。RHEED像において超構造ストリ-クの現れる各位置の輝度変化を実時間解析することにより表面超構造の構成が分かった。1層分のSiからなる(2×1)表面超構造が準安定に存在することが初めて明らかになり、SiCの原子層エピタキシ-が実現可能であることが判明した。2.<高品質SiC単結晶への青色発光中心添加>___ー 基板結晶の低指数面に数度の傾斜をつけて研磨し結晶の表面原子ステップ密度、高さを変化させた基盤を用いると低温でも高品質のSiC単結晶成長が可能である。エッチピット密度は基板より2桁程度も低く鏡面の成長層が得られた。6HーSiCあるいは同じステップ制御エピタキシ-法を用いて製作した4HーSiCに青色発光中心として期待されているAl、Gaを添加し、発光特性を調べた。ホトルミネッセンス強度の温度依存性では、より深い準位となるGaの発光が高温まで持続しており室温での高効率青色発光中心として有望であることが判明した。

In this paper, we aim to control the optical properties of high quality pure SiC crystals by using the method of surface control atomic layer. This year, the following aspects are discussed: 1. surface control atomic layer: growth mechanism analysis; 2. control of optical properties in short wavelength domain: 2. Research and implementation 1. <Determination of SiC surface superstructure in superlattice process>___ 1. The thickness of the growth film depends on the adsorption amount of Si atoms, and the surface superstructure depends on the correct determination of the atomic layer. RHEED image superstructures are composed of light intensity variations at various positions and time analysis. 1-layer Si (2×1) surface superstructure is quasi-stable, and the atomic layer of SiC is quasi-stable. 2. <High quality SiC crystal green light center addition>__-substrate crystal low index surface for several degrees of tilt, grinding, crystal surface atom density, high temperature change substrate for use, low temperature, high quality SiC crystal growth is possible The density of the substrate is 2 degrees. The growth layer of the mirror is 2 degrees. 6H SiC is the same type of light emitting material as Al and Ga. The temperature dependence of the emission intensity of the light source is determined by the temperature dependence of the emission intensity of the light source at room temperature.

项目成果

T.UEDA: "Crystal Growth of SiC by StepーControlled Epitaxy" Journal of Crystal Growth. 104. 695-700 (1990)

T.UEDA：“通过步进控制外延进行 SiC 晶体生长”《晶体生长杂志》104. 695-700 (1990)。

松波 弘之: "“ステップ制御エピタキシ-によるSiCの単結晶成長"" 応用物理. 59. 1051-1056 (1990)

Hiroyuki Matsunami：““通过步进控制外延生长 SiC””应用物理 59. 1051-1056 (1990)。

W.S.YOO: "Single Crystal Growth of Hexagonal SiC on Cubic SiC by Intentional Polytype Control" Journal of Crystal Growth. 99. 278-283 (1990)

W.S.YOO：“通过有意多型控制在立方碳化硅上六方碳化硅的单晶生长”晶体生长杂志。

H.Matsunami: "Semiconductor Silicon CarbideーExpectation for power Devices" Proceedーngs of the 2nd International Symposium of power Semiconductor Devices and IC's. 13-18 (1990)

H.Matsunami：“半导体碳化硅-功率器件的展望”第二届国际功率半导体器件和 IC 研讨会论文集 13-18 (1990)。

T.YOSHINOBU: "Atomic Level Control in Gas Source MBE Growth of Cubic SiC" Journal of Crystal Growth. 99. 520-524 (1990)

T.YOSHINOBU：“立方 SiC 气源 MBE 生长中的原子水平控制”晶体生长杂志。