表面制御原子層エピタキシ-法によるSiC純正結晶の製作と光物性制御

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、基板表面の基板表面のステップ密度を制御し、ステップフロ-成長を誘起促進させる原子ステップ制御法によるSiCの単結晶成長と発光ダイオ-ドの試作を行った。また、ガスソ-ス分子線エピタキシ-法を用いた結晶成長において、原料ガスの交互供給によって表面超格子構造の再配列が連鎖的に進行することを見いだし、この方法(表面超格子制御法)を用いてSiCの低温エピタキシャル成長を実現した。主な成果は下記の通りである。1.原子ステップ制御法によるSiCの低温成長と青色発光ダイオ-ドの製作(1)1200〜1500℃の範囲における成長速度の活性化エネルギ-は3.0kcal/moleとなった。この値は、stagnantlayer中の反応種の拡散が結晶成長を律速するというモデルに基づいて計算した理論値と一致する。つまり、オフ基板上では、二次元核発生が不要となるため、成長は表面反応律速ではなく、原料の供給(拡散)律速となる。(2)エピタキシャルpn接合を形成し、発光センタ-としてAlを添加した青色発光ダイオ-ド(LED)を製作した。p、n層のド-ピングレベルを変化させることにより、発光スペクトルを制御できることが判明した。発光光度は励起電流に対して単調に増加し、電流100mA時に45mcdの光度が得られた。2.表面超格子制御法によるSiCへテロ構造の作製(1)(0001^^ー)ジャストおよび5ﾟオフ面を用いた場合の成長層は3CーSiC(<111>___ー)となったが、スタッキングオ-ダ-の違いによるDouble Positioning双晶の発生が認められた。(2)(01^^ー14^^ー)面上の成長では、3CーSiC(001)単結晶が得られた。格子整合を取りつつ構造物性の異なった単結晶のヘテロ接合の形成が実現でき、大きな禁制帯幅の差(3CーSiC:2.24eV、6HーSiC:Eg=2.97eV)を利用したキャリア閉じ込め効果等による新しい素子の可能性が期待される。