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

表面控制原子层外延法制备纯SiC晶体并控制光学性能

• 批准号: 03205064
• 负责人: 冬木 隆
• 金额: $ 1.09万
• 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: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03205064/
• 关键词: シリコンカ-バイド; 原子層エピタキシ-; 表面超格子; 反射電子回線折法; 局在中心; ステップ制御エピタキシ-

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。

In this study, we conducted a trial for controlling the density of SiC on the substrate surface, inducing SiC growth, and promoting SiC crystal growth by atomic method. The crystal growth, raw material supply, rearrangement and chain of surface superlattice structure are realized by using the method of molecular wire synthesis (surface superlattice method). The main achievement is to record the next pass. 1. Atomic temperature control method for SiC low temperature growth and cyan light emission (1)1200 ~ 1500℃ temperature range for growth rate of activation and growth rate of 3.0kcal/mole. This value is consistent with the theoretical value of the dispersion of the anti-crystal species in the stagnantlayer and the crystal growth rate.つまり、オフ基板上では、二次元核発生が不要となるため、成长は表面反応律速ではなく、原料の供给(拡散)律速となる。(2)The light source is the light source. p, n layers of the same layer of the same layer of light Photometry increases with excitation current and 45mcd at 100mA 2. Fabrication of SiC crystal structure by surface superlattice method (1)(0001^^-<111>) (2) Growth on (01^^-14 ^^-1) plane, 3C SiC(001) crystals are obtained. The possibility of using the lattice integration to form the junction of different crystal structures and physical properties is expected.

项目成果

Tsunenobu Kimoto: "Photoluminescence of Ti Doped 6HーSiC Grown by Vapor Phase Epitaxy" Jpn.J.Appl.Phys.30. L289-L291 (1991)

Tsunenobu Kimoto：“通过气相外延生长的 Ti 掺杂 6H-SiC 的光致发光”Jpn.J.Appl.Phys.30 (1991)。

Hiroyuki Matsunami: "Breakthrough in Semiconducting SiC towards Solid State Devices" Proc.Intn'I Conf.on Solid State Devices and Materials,. 138-140 (1991)

Hiroyuki Matsunami：“半导体 SiC 向固态器件的突破”Proc.IntnI Conf.on Solid State Devices and Materials，。

Tatsuo Yoshinobu: "Dynamic Reflection HighーEnergy Electron Diffraction Observation of 3CーSiC(001)Surface Reconstruction under si2H6 Beam Irradiation" Appl.Phys.Lett.59. 2844-2846 (1991)

Tatsuo Yoshinobu：“si2H6 束辐照下 3C－SiC(001) 表面重建的动态反射高能电子衍射观察”Appl.Phys.Lett.59 (1991)。

Takashi Fuyuki: "Atomic Level Control in Crystal Growth Utilizing Reconstruction of the Surface Superstructure" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.221. 207-211 (1991)

Takashi Fuyuki：“利用表面超结构重建进行晶体生长的原子水平控制”Mat.Res.Soc.Symp.Proc.221。

Tatsuo Yoshinobu: "Interface Modification by Hydrocarbon Gas Molecular Beams in Hetroepitaxy of SiC on Si" Jpn.J.Appl.Phys.30. L1086-L1088 (1991)

Tatsuo Yoshinobu：“SiC 异质外延中碳氢化合物气体分子束的界面改性”Jpn.J.Appl.Phys.30。