エピタキシ-機構に関する研究

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本研究では、主として半導体ヘテロエピタキシ-機構に焦点を合せて研究を行った。その得られた成果は、下記の通りである。1.エピタキシ-基板に用いられるInSb(111)Bー(2×2)表面は、0.314nmの原子間隔をもつSbトリマ-がT4位置に吸着した構造であることを明らかにした。2.(100)Si基板上のSiGe混晶膜のエピタキシ-成長において、基板温度400〜600℃での成長混晶膜のGe組成は、基板温度に依存せず、気相中でGe原子濃度によって、一義的に決まることが分かった。また成長膜のGe膜組成の原料ガス分圧依存性を調べた結果、Si原子はGe原子に比べて約6倍膜中に取り込まれ易いことが分かった。3.[011]方向に3.5度傾けたGaAs(001)微傾斜基板上に成長したInAsの成長層では、不整合転位の発生が抑制され、臨界膜厚が増大し得ることを電顕観察で明らかにした。この実験結果を説明するために、微視的立場から成長初期層の歪計算を行った。その結果、微傾斜基板の界面を走る転位は、界面のステップを乗り越えるための余分の歪エネルギ-を必要とすることが明かとなった。転位が入りにくく、臨界膜厚が増すものと考えられる。4.MOVPE法によりサファイア基板上に低温で堆積させたAlNバッファ層により、良質なGaN薄膜単結晶が得られる原因を調べた。この結果、AlNバッファ層は、成長初期におけるGaNの島状結晶密度を増加させること、GaNと基板結晶の界面エネルギ-を低減させることにより、GaNの横方向成長を促進させることが原因であることが分かった。5.CdTe(111)面から数度傾けた基板を用いて、双晶の発生を避け、表面平担なCdTe膜の得られることを見出した。これは、ステップ間隔が短くなるときに実現することを理論的に示した。以上、基板がInSb、Si、GaAs、サファイア、CdTeの種々の場合について、表面清浄、微傾斜面、バッファ層の影響について、種々エピタキシ-に関する知見を得た。