混晶の成長機構と相安定性に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

準平衡成長法である液相成長法を用いて、(GaAl)As,Ga(P,N),InGaAsP(GaAs)Sbの成長を行なった。これらの結晶に関し、フォトルミネッセンス法空間分解フォトルミネッセンス法をはじめ各種の物質分析法を用いて成長結晶の組成、組成不均一分析等を調べた。その結果混晶成長機構、非混和性につき次の知見を得た。先ず混晶成長機構に関しては、混晶組成比は原子ステップのキンクにおける原子のやりとりだけで決まるのではなく、ステップ端における原子のやりとりが重要であり、これによって組成分均一が起ることが示された。又、混晶の非混和性に関しては、InGaAsP結晶の非混和領域が面方位依存性を持つことを明らかにした。即ち、GaAs(100)基板上への成長の方が(111)A基板の場合より広い非混和領域を持つことがわかった。これは、成長層と基板とのひずみに起因する現象であると考えられる。又、【III】-【V】化合物半導体の状態図に関するデータベースを作成する作業を行なうとともに、Al-In-Sb系、Ga-As-Sb系およびGa-In-P系においては、発表されているデータが少ないので独自に実験を行ない必要な熱力学データを決定した。同様の準平衡成長の他の例としてハロゲン気相成長をとりあげ、(InGa)P混晶のハロゲン系による成長の熱力学的解析を行なった。これによると、混晶組成は、成長表面で完全平衡となるモデルにより理論的に充分予測できることを示した。又、非平衡成長法として知られるMOCVD法に関しても熱力学的解析を行なった。それによると、【III】族元素について完全分解を、【V】族元素については完全平衡を仮定することにより熱力学的手法で充分解析することが可能であることを示した。