異族半導体多層構造の作製と界面物性に関する研究

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本研究は、従来にない新しい構造である異族半導体ヘテロ構造を作製し、その界面の物性を電気、構造的に評価したものである。以下に、本年度の研究で得られた結果を示す。1.ZnSeへのGaAsが成長条件によって非常に異なった成長姿態を示すことを利用した(ここまでは我々の従来の研究によって明らかにされていた)、ZnSe-GaAs低次元構造の作製を行った。すなわち、二次元成長GaAsを利用した多重量子井戸構造、三次元成長GaAsを利用したZnSe中に埋め込まれたGaAsを作製し、その構造を透過型電子顕微鏡、X線回折により評価した。その結果、結晶性に優れた欠陥等の少ない構造であることが分かったが、現在のところ発光現象など低次元構造に起因した物性の発現に至っておらず、その点は今後の課題として残っている。2.低次元構造による物性発現の妨げとなっている原因の一つとして、構成材料の原子価の違いにより生じる界面物性の制御の難しさが考えられる。この様な観点から、n-ZnSe/p-GaAsヘテロ接合ダイオードの電気的評価により界面物性の解明を試みた。その結果、下地材料であるGaAs表面の状態により電流-電圧特性、容量-電圧特性、深い準位の形成に著しい違いがみられ、下地材料の表面状態がヘテロ構造の特注を大きく左右することが明らかになった。このGaAs表面状態の違いによる界面物性の違いは再現性よく観察されており、界面物性を人為的に制御する可能性を示唆する結果であると考えられる。今後は、人為的に界面物性を制御することにより、さらに多層構造の物性までも制御することを目指した研究が期待される。