狭ギャップII-VI族半導体の極薄膜成長法に関する研究

昨年度に成功したジ・ターシャル・ブチル・テルルを用いた常圧MOCVD成長法を基礎にして、極薄膜成長を実現しやすい減圧MOCVD装置を製作した。ゲートバルブを用いた簡単なロード・ロック機構により、成長室を常に真空に保つことが可能となった。また、パソコンに接続した電磁弁で空気作動バルブを制御し、導入ガスの急峻な切替を可能にした。充分な量の水銀を導入するために水銀導入系を300℃程度まで加熱できるようにすることが問題であったが、これは、耐熱性の極めて高い特殊バルブを用いることにより解決した。この装置により、InSb上へのHgTeのヘテロエピタキシャル成長を試み、単結晶成長に成功した。MBE成長装置を立上げて、CdTe/InSbヘテロ構造を試作・評価した。その結果、真空MOCVD法で作製した場合よりも、界面およびバルク特性が改善できることがわかった。また、MISトランジスタ実現を目指して、周辺プロセス技術(コンタクト穴形成技術、イオン注入により生じた表面損傷領域の除去技術、メサ構造のテーバー部分へのエピタキシャル成長条件など)について検討し、理想に近いトランジスタ形状を実現した。HgTeのMBE成長では、一度の数百gの水銀を消費するために、高純度膜を成長させることが難しい。そこで、プラズマにより水銀を予め活性化してからMBE装置に導入することを試みた。試作したイオン源は強い軸方向磁界により電子を閉じ込め、また、水銀が不活性であることを利用してホットカソードを持つ。その結果、圧力が10^<-4>Torr台では、数十Vという低電圧で、数百mAの電流が得られた。別に設けたヒータからTeを供給してHgTe膜を堆積し、EPMA測定により、水銀の導入効率が高まったことを確かめた。

昨年度に成功したジ・ターシャル・ブチル・テルルを用いた常圧MOCVD成長法を基礎にして、極薄膜成長を実現しやすい減圧MOCVD装置を製作した。ゲートバルブを用いた簡単なロード・ロック機構により、成長室を常に真空に保つことが可能となった。また、パソコンに接続した電磁弁で空気作動バルブを制御し、導入ガスの急峻な切替を可能にした。充分な量の水銀を導入するために水銀導入系を300℃程度まで加熱できるようにすることが問題であったが、これは、耐熱性の極めて高い特殊バルブを用いることにより解決した。この装置により、InSb上へのHgTeのヘテロエピタキシャル成長を試み、単結晶成長に成功した。MBE成長装置を立上げて、CdTe/InSbヘテロ構造を試作・評価した。その結果、真空MOCVD法で作製した場合よりも、界面およびバルク特性が改善できることがわかった。また、MISトランジスタ実現を目指して、周辺プロセス技術(コンタクト穴形成技術、イオン注入により生じた表面損傷領域の除去技術、メサ構造のテーバー部分へのエピタキシャル成長条件など)について検討し、理想に近いトランジスタ形状を実現した。HgTeのMBE成長では、一度の数百gの水銀を消費するために、高純度膜を成長させることが難しい。そこで、プラズマにより水銀を予め活性化してからMBE装置に導入することを試みた。試作したイオン源は強い軸方向磁界により電子を閉じ込め、また、水銀が不活性であることを利用してホットカソードを持つ。その結果、圧力が10^<-4>Torr台では、数十Vという低電圧で、数百mAの電流が得られた。別に設けたヒータからTeを供給してHgTe膜を堆積し、EPMA測定により、水銀の導入効率が高まったことを確かめた。