混晶薄膜成長とその応用に関する研究

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Al,Ga,In,P,Asを含む【III】-【V】族半導体混晶薄膜を生産性に憂れた技術である有機金属気相成長(MOCVD)法により成長する技術開発及びそのデバイスへの応用を目標に研究を行ない下記の成果を得た。1. AlGaAs/GaAs系において40Å厚の量子井戸を形成することに成功し、その量子準位がクロニッヒベニーモデルに従うことを示した。また界面のダレは約5〜10Å程度であることが分かった。2. GaP/GaAsP,及びGaAsP/GaAsの歪超格子を形成する技術を明らかにし、この超格子が格子歪を緩和することを利用してSi基板上にGaAsを成長することに世界で初めて成功した。すなわちSi上に最初格子整合したGaPを薄く成長し、2段の歪超格子をはさんでGaAsを成長した。この方法により歪が従来の方法と比べると著しく減少し、室温でパルス発振するレーザがSi基板上に初めて作られるようになった。さらにこのSi上に成長したGaAsをフォトルミネッセンス、DLTS、エレクトロリフレクタンス等で評価し、その歪の効果を明らかにした。3. In、及びPを含む系のMOCVD成長は一般に困難である。そこで原料ガスのフォスフィンをプラズマで分解して成長に用いるという新しい手法を提案し実験を行なって良好な結果を得た。この手法を用いると成長圧力を【10^(-2)】ton 以下まで下げることができ、従って反応管内でのガス流速を上げることができるので極薄膜の成長に適している。以上のように本年度目標とした薄膜成長技術の確立を一応達成することができた。次年度は未だ問題の多いInP系を重点的に取り上げ、その薄膜成長を試みると共に、界面評価を通して、この系の量子効果を調べ、他の系との相異及びデバイスへの応用の可能性を追求してゆく予定である。