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窒化物ワイドギャップ半導体の結晶成長の低温化に関する研究

降低氮化物宽禁带半导体晶体生长温度的研究

基本信息

批准号：
03650011
负责人：
平松和政
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03650011/
关键词：
窒化物半導体ワイドギャップ半導体低温成長 MOVPE ヘテロエピタキシ GaN InN AlGaN

项目摘要

1.サファイア基板上に成長させたGaN(0001)単結晶膜上に常圧MOVPE法を用いて、窒素原料ガスとTMIn(トリメチルインジウム)原料ガスを交互に供給することによりInNの成長を試みた。その結果、340〜380℃の低温で単結晶InN単結晶薄膜を成長させることに成功した。1パルス当たりのTMInの供給量が0.22μmolの場合には、Inのドロップレットが発生しRHEEDはハロ-パタ-ンを示すのに対し、TMInの供給量を減少させNH_3の供給量を増加させるとともにNH_3供給時にはH_2の供給を止めることにより、膜質を改善することができた。また、同様な条件においてTMInとNH_3を同時に供給した場合、単結晶が得られなかったことから、原料ガスの交互供給がこの温度での単結晶成長に必要不可欠であることが明らかになった。2.窒化物半導体の低温での結晶成長をサファイア以外にSi基板上においても実現するために、まず通常の高温(1050℃)で常圧MOVPE法によりSi基板上にGaNの結晶成長を行った。Si基板上に直接GaNを成長させた場合には、膜は多結晶になり多くの粒状結晶からなることが分かった。他方、Si基板上にSiC中間層(〜200nm)を介して成長さたGaN薄膜は、表面平坦性が良好で単結晶であることが確認された。この結果、SiC中間層がSi基板上の窒化物半導体の結晶成長に重要な役割を果たすことが明らかになった。このことから結晶成長温度の低温化においても中間層の検討が必要であることが示唆された。3.窒化物半導体による多層構造の作製およびその低温成長の可能性を探るために、まず通常の高温でGaN/Al_xGa_<1-x>Nの多層構造の成長を常圧MOVPE法により試みた。得られた膜をX線回折法等により評価した結果、4.5nm〜60nmの周期をもつ多層構造がGaN(0001)/サファイア基板上に実現していることが判明した。

1. Growth of GaN(0001) on a crystalline substrate using constant pressure MOVPE method. As a result, crystalline InN thin films were successfully grown at low temperatures of 340 ~ 380℃. 1. When the TMIn supply amount is 0.22μmol, the TMIn supply amount is reduced, the NH3 supply amount is increased, the H2 supply amount is stopped, and the film quality is improved. In the case of simultaneous supply of TMIn and NH_3 under the same conditions, single crystal growth is necessary for single crystal growth at different temperatures. 2. Crystal growth of GaN on Si substrate at low temperature except for GaN on Si substrate at high temperature (1050℃) and normal pressure MOVPE method GaN grown directly on Si substrate SiC interlayer (~ 200nm) was grown on other Si substrates and GaN films were confirmed to have good surface flatness. As a result, SiC interlayer is an important part of crystal growth of semiconductor on Si substrate. It is necessary to study the low temperature of crystal growth temperature and intermediate layer. 3. Fabrication of GaN/Al_xGa_ N multilayer structure at low temperature and growth of GaN/Al_xGa_<1-x>N multilayer structure at high temperature The results of the evaluation by X-ray reflection method, etc., show that the multilayer structure with a period of 4.5 nm ~ 60nm is realized on GaN(0001)/GaN substrate.