レ-ザ-単原子層制御エピタキシ-の成長機構の解明と単原子層制御ヘテロ構造の製作

阐明激光单原子层控制外延的生长机制和单原子层控制异质结构的制造

• 批准号: 02253213
• 负责人: 岩井 荘八
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 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-02253213/
• 关键词: gallium arsenide; laser MOVPE; triethylgallium; atomic layer epitaxy; photoassisted decomposition

有機金属化合物(MO)を原料としたMOVPE法を於て、MOとAsH_3を交互に供給し、基板表面に吸着したMOをレ-ザ-照射によって分解させ、GaAsおよびAlGaAsの単原子層制御成長(ALE)を行った。MO原料としてTEG(トリエチルガリウム)を用いAlAs/GaAsヘテロ接合の基板上にGaAsを成長させ、レ-ザ-照射によるTEGの分解機構を検討した結果、GaAs表面に化学吸着したMOの光吸収が主要な機構であることが明らかにされた。また、光励起によって基板中に生成された電子および正孔の効果による光吸収率の変化も観測された。レ-ザ-ALEによるGaAsの成長において、As原子の全てがGaで被われると、Ga原子上でのTEGの光分解は生じないために、As面上でのGaの堆積は1原子層で自動的に停止する。この様に、光照射による有機Gaの分解過程に中に、Gaの自動堆積停止機構が含まれているために、ALEが実現できる。更に、TEGおよびTEA(トリエチルアルミニウム)を同時供給してAlGaAsのALE成長を行い、ラマン散乱の方法を用いて組成の測定を行った。照射領域でのGaの組成比が非照射領域に比べて大きくなることが示され、Ar^+レ-ザ-照射によってTEGの分解がTEAに比べて大きく促進されることが分かった。レ-ザ-ALE法は有機Gaの熱分解を抑えるために低温で成長を行っており、エチル基等の炭素が成長膜内に残留し易く膜質の劣化の原因となる。表面に残留している炭素などを脱離させるために、1秒間のAr^+レ-ザ-の照射時に発振波長700nm、パルス幅100ns、出力15mJ/パルスのアレキサンドライトレ-ザ-を数サイクルで照射し、基板表面の温度を瞬間的に上昇させた。この様な短い熱パルスの照射ではALEの成長条件は保持された状態で炭素の脱離が促進され、GaAs成長層の膜質が改善されることが分かった。

Organic metal compounds (MO) を と し た を MOVPE method in て, MO と AsH_3 を に interactive に supply し, substrate surface sorption し た MO を レ ザ - irradiation に よ っ て decomposition さ せ, GaAs お よ び AlGaAs の 単 atomic layer suppression growth line (ALE) を っ た. MO materials と し て TEG (ト リ エ チ ル ガ リ ウ ム) を with い AlAs/GaAs ヘ テ ロ joint の substrate に GaAs を growth さ せ, レ ザ - irradiation に よ る TEG の decomposition institutions を beg し 検 た results, GaAs surface chemical sorption に し た MO の light absorption 収 が な body で あ る こ と が Ming ら か に さ れ た. Youdaoplaceholder0, photoexcited に in the によって substrate to generate された electrons および positive holes, <s:1> effect, による light absorption rate <s:1> change 観 観 measurement された. レ ザ - ALE に よ る GaAs の growth に お い て, As atomic の て が Ga で be わ れ る と, Ga atom で の TEG の photolysis は raw じ な い た め に, As surface で の Ga の accumulation は atomic layer 1 で に automatically stop す る. こ の others に, light に よ る organic の decomposition process に に, Ga Ga の automatic stacking stop mechanism contains が ま れ て い る た め に, ALE が be presently で き る. More に, TEG お よ び TEA (ト リ エ チ ル ア ル ミ ニ ウ ム) を at the same time supply し て AlGaAs の ALE grow を い, ラ マ ン scattered の way を with い of て の determination を line っ た. Irradiation field で の Ga の composition than に が non radiation field than べ て big き く な る こ と が shown さ れ, Ar ^ + レ ザ - irradiation に よ っ て TEG の decomposition が TEA に than べ て big き く promote さ れ る こ と が points か っ た. レ ザ - ALE method は thermal decomposition of organic Ga の を え suppression る た め に で growth at low temperature line を っ て お り, エ チ ル base etc. の carbon が growth within the membrane に residue degradation の し く membranous の easily cause と な る. Surface residual し に て い る carbon な ど を from さ せ る た め に, 1 second の Ar ^ + レ ザ - の light に 発 resonance wavelength of 700 nm, パ ル ス 100 ns, the output 15 mj / パ ル ス の ア レ キ サ ン ド ラ イ ト レ ザ - number of を サ イ ク ル し で exposure, the substrate surface temperature の を instant に rise さ せ た. こ の others な short い hot パ ル ス の irradiation で は ALE は の growth conditions keep さ れ た state で carbon の from が promote さ れ の membranous, GaAs growth layer が improve さ れ る こ と が points か っ た.

项目成果

目黒 多加志: "GaAsのレ-ザ-誘起原子層エピタキシィにおけるサ-マルパルス同時照射効果." 化学工学論文集. 16. 620-623 (1990)

Takashi Meguro：“激光诱导砷化镓原子层外延的同时热脉冲照射效应”，《化学工程杂志》16. 620-623 (1990)。

岩井 荘八: "レ-ザ-MOVPE法によるGaAsの単原子層制御成長." 精密工学誌. 56. 10-14 (1990)

Sohachi Iwai：“通过激光 MOVPE 方法控制 GaAs 的单原子层生长。”《精密工程杂志》56. 10-14 (1990)。

Y.Aoyagi: "Beam assisted layerーbyーlayer prosses and the mechanism in IIIーV compounds." Acta Polytechnica Scandinavica. 195. 55-65 (1990)

Y.Aoyagi：“III-V 化合物中的光束辅助逐层过程和机理。Acta Polytechnica Scandinavica”195. 55-65 (1990)。

S.Iwai: "Patterned crystal growth of GaAs using laser scanning with atomic layer epitaxy." J.Crystal Growth. 107. 136-140 (1991)

S.Iwai：“使用激光扫描和原子层外延进行 GaAs 图案化晶体生长。”

T.Miyoshi: "Characteization of GaAs and AlGaAs layers grown by laser atomic layer epitaxy." Jpn.J.Appl.Phys.29. 1435-1436 (1990)

T.Miyoshi：“通过激光原子层外延生长的 GaAs 和 AlGaAs 层的表征。”