プラズマ励起窒素を用いたシリコン基板上高品質窒化ガリウム結晶成長に関する研究

等离子体激发氮在硅衬底上生长高质量氮化镓晶体的研究

• 批准号: 07750353
• 负责人: 曽我 哲夫
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750353/
• 关键词: 窒化ガリウム; 窒素プラズマ; シリコン基板; ガリウム燐; 青色レーザ

GaNなどの窒化物半導体は青色発光デバイスとして大きな注目を集めている。しかし、これまでは主に原料としてアンモニアが、基板としてサァイアが主に用いられているが、転位密度やへき開の困難さなどのために高性能青色レーザを作製するのが困難である。本研究はこれまで我々の研究室で蓄積されたSi基板上にGaAsやGaPの化合物半導体を成長する技術とプラズマによってPH_3を分解することによって低温でInP結晶を成長する技術を組み合わせることにより、Si基板上へ平坦で転位密度の少ない青色レーザ用GaN結晶を成長する技術を確立することを目的として実験を行った。Ga原料は通常MOCVDで用いられているトリメチルガリウムを用い、窒素原料は腐食性の無い窒素ガスをプラズマで分解して用いた。従来のMOCVD装置に新たに高周波プラズマ電源を設置することにより、MOCVD反応管内の基板直前で窒素プラズマが発生可能になった。先ず条件を変えて13.56MHzの窒素プラズマによってGaP基板の窒化を行い、X線回折、走査電子顕微鏡、ESCA、ナノインデンタによって評価した。プラズマ出力を増加すると共に窒化された層の厚さと窒素の数が増加した。これは窒素プラズマによって窒素原子がGaP中に入ることを示している。X線回折から(001)GaP基板を窒化した層は六方晶GaNであることがわかり、窒化により立方晶から六方晶が成長可能であることが示された。さらに窒化に引き続きトリメチルガリウムと窒素プラズマを原料としてGaNを結晶成長することにより厚いGaN膜も成長可能となった。

GaN compound semiconductor is a green light emitting semiconductor. The main raw material is hard to produce, and the substrate is hard to produce. This study aims to establish a technique for growing GaAs and GaP compound semiconductors on Si substrates in our laboratory, such as the growth of InP crystals at low temperatures, the growth of GaN crystals on Si substrates, and the growth of flat GaAs and GaP compound semiconductors at low site densities. Ga raw material is usually used in MOCVD, and the raw material is not used in MOCVD. The new MOCVD device has a high frequency power supply, and the substrate in the MOCVD reactor has a high frequency power supply. First, the display conditions were changed to 13.56MHz, X-ray reflection, scanning electron microscope, ESCA, and GaP substrate processing. The number of layers and elements increased. The first step is to open the GaP and open the gap. X-ray reflection: (001)GaP substrate: hexagonal GaN: hexagonal GaN The growth of GaN film is possible due to the high temperature of GaN film.

项目成果

H.Ishikawa et al.: "Clystal Growth of GaN on GaP using RF plasma assisted MOCVD" Proc. Topical Workshop on III-V Nitrides. (1996)

H.Ishikawa 等人：“使用 RF 等离子体辅助 MOCVD 在 GaP 上晶体生长 GaN”Proc。