化合物半導体薄膜結晶のヘテロ成長における結晶性の制御

MOCVD法の場合には原料が成長界面まで化合物として輸送され、堆積反応は基板面方位の影響を受ける。TMG、TMA、AsH_3各流量及び成長温度を変化させてGaAs(111)A面上にAlGaAsを成長させた時、成長温度を下げると、またAsH_3分圧を増加させると、表面形態は三角錐型、円錐型ヒロック、鏡面、微小ヒロックと変化する。成長温度を高くした場合、同じ表面形態を得るには高いAsH_3分圧を必要とし、また、表面形態はV/III比ではなくAsH_3分圧に依存することから、表面形態の変化には分解途中のAsH_x(X<3)の表面吸着状態が関与していると考えられる。またAl組成の増加により表面形態が低AsH_3分圧側にシフトすると共に、低V/III比でのAlGaAs成長速度の低下が小さいことは、TMAの添加によりAsH_3の分解速度が増加することを示している。In及びヨウ素を成長雰囲気に加えてGaP(111)A,B基板上にZnSを成長させると成長速度が変化するが、その取り込み率の基板面方位依存性をSIMSにより調べた。いずれの成長面においても適量のヨウ素添加(I/Znモル比≒0.1)により表面形態及び結晶性が改善される。(111)B面上成長層の方が(111)A面の場合より成長速度は大きく、X線回折ピ-ク幅は小さくなるが、ヨウ素の取込み量は約1桁大きい。ZnSe+H_2S+H_2系を用いたGaAs(100)基板上へのZnSSe混晶成長において、成長雰囲気へのヨウ素添加量を増加させるとSの固相への取込み量が抑制された。その結果、成長層S組成の気相S分圧依存性並びに成長温度依存性が小さくなり、S組成の制御性が向上した。これはZnS堆積反応のヨウ素添加による低温側へのシフトがZnSeの場合より顕著であるためと考えられる。また、100Torrでの減圧成長の場合には、ZnS及びZnSe成長速度の基板温度依存性が小さくなることにより、S組成の成長温度依存性は非常に小さくなる事が判った。

MOCVD法の場合には原料が成長界面まで化合物として輸送され、堆積反応は基板面方位の影響を受ける。TMG、TMA、AsH_3各流量及び成長温度を変化させてGaAs(111)A面上にAlGaAsを成長させた時、成長温度を下げると、またAsH_3分圧を増加させると、表面形態は三角錐型、円錐型ヒロック、鏡面、微小ヒロックと変化する。成長温度を高くした場合、同じ表面形態を得るには高いAsH_3分圧を必要とし、また、表面形態はV/III比ではなくAsH_3分圧に依存することから、表面形態の変化には分解途中のAsH_x(X<3)の表面吸着状態が関与していると考えられる。またAl組成の増加により表面形態が低AsH_3分圧側にシフトすると共に、低V/III比でのAlGaAs成長速度の低下が小さいことは、TMAの添加によりAsH_3の分解速度が増加することを示している。In及びヨウ素を成長雰囲気に加えてGaP(111)A,B基板上にZnSを成長させると成長速度が変化するが、その取り込み率の基板面方位依存性をSIMSにより調べた。いずれの成長面においても適量のヨウ素添加(I/Znモル比≒0.1)により表面形態及び結晶性が改善される。(111)B面上成長層の方が(111)A面の場合より成長速度は大きく、X線回折ピ-ク幅は小さくなるが、ヨウ素の取込み量は約1桁大きい。ZnSe+H_2S+H_2系を用いたGaAs(100)基板上へのZnSSe混晶成長において、成長雰囲気へのヨウ素添加量を増加させるとSの固相への取込み量が抑制された。その結果、成長層S組成の気相S分圧依存性並びに成長温度依存性が小さくなり、S組成の制御性が向上した。これはZnS堆積反応のヨウ素添加による低温側へのシフトがZnSeの場合より顕著であるためと考えられる。また、100Torrでの減圧成長の場合には、ZnS及びZnSe成長速度の基板温度依存性が小さくなることにより、S組成の成長温度依存性は非常に小さくなる事が判った。