ハロゲン系による混晶半導体の気相成長

1.InGaPの気相成長 InGaPは可視光半導体レーザ材料などとして重要な物質である。本研究ではGaAs基板と格子整合する【In_(0.49)】【Ga_(0.51)】Pの気相成長機構を解明するために、ハロゲン系単一温度域【Pt_1】によるInP,GaPInGaPの気相成長を行なった。その結果、InP,GaPの成長速度は通常用いられる温度範囲では1/Tに対して直線的に変化し、その活性化エネルギーはInPでは45Kcal/mol,GaPでは49Kcal/molであることを明らかにした。この結果から、これらの成長反応は表面反応律速であることを示した。また、ガス流量、Cl/H44などから得られたデータも表面反応律速を支持するものであった。InGaPの成長ではあらかじめ行なった平衡計算の結果、混晶組成の制御にはGaの輸送量の精密なコントロールが必要であることが明かにされた。実際の実験でも1%オーダーのGa量の制御が必要であった。InGaPの成長速度に関する基本データを実験的に求めた。現在までの所、この混晶の成長も二元化合物の成長反応と同様の機構で進むものと考えられる。2.多成分系の気相一団相平衡の解析・混晶の成長では成長する混晶組成が何によって決まるかを知ることが重要である。本年は最近その実用性が注目されているMOUPE法に対する熱力学的解析を行なった。その結果、(1)MOUPE成長の駆動力は【III_(s)】+/4【V_(4(y))】=【III】・【V_(s)】反応による【III】-【V】化合物の生成の自由エネルギーで、混晶組成は主として成分となる二元化合物のこの駆動力の差と供給ガス成分の【V】/【III】比に支配されている。(2)成長速度はr=【K_f】(【P(^0_(III))】-【P_(III)】)と表わされ、温度,【V】/【III】比に依存せず、【III】族の供給量に比例することを明かにし、MOUPE系で平衡モデルがよく成り立つことを示した。

1.InGaPの気相成長 InGaPは可視光半導体レーザ材料などとして重要な物質である。本研究ではGaAs基板と格子整合する【In_(0.49)】【Ga_(0.51)】Pの気相成長機構を解明するために、ハロゲン系単一温度域【Pt_1】によるInP,GaPInGaPの気相成長を行なった。その結果、InP,GaPの成長速度は通常用いられる温度範囲では1/Tに対して直線的に変化し、その活性化エネルギーはInPでは45Kcal/mol,GaPでは49Kcal/molであることを明らかにした。この結果から、これらの成長反応は表面反応律速であることを示した。また、ガス流量、Cl/H44などから得られたデータも表面反応律速を支持するものであった。InGaPの成長ではあらかじめ行なった平衡計算の結果、混晶組成の制御にはGaの輸送量の精密なコントロールが必要であることが明かにされた。実際の実験でも1%オーダーのGa量の制御が必要であった。InGaPの成長速度に関する基本データを実験的に求めた。現在までの所、この混晶の成長も二元化合物の成長反応と同様の機構で進むものと考えられる。2.多成分系の気相一団相平衡の解析・混晶の成長では成長する混晶組成が何によって決まるかを知ることが重要である。本年は最近その実用性が注目されているMOUPE法に対する熱力学的解析を行なった。その結果、(1)MOUPE成長の駆動力は【III_(s)】+/4【V_(4(y))】=【III】・【V_(s)】反応による【III】-【V】化合物の生成の自由エネルギーで、混晶組成は主として成分となる二元化合物のこの駆動力の差と供給ガス成分の【V】/【III】比に支配されている。(2)成長速度はr=【K_f】(【P(^0_(III))】-【P_(III)】)と表わされ、温度,【V】/【III】比に依存せず、【III】族の供給量に比例することを明かにし、MOUPE系で平衡モデルがよく成り立つことを示した。