分子線エピタキシ-法によるAlGaInN共振型紫外線受光素子の研究

分子束外延法AlGaInN谐振紫外光接收器件的研究

基本信息

批准号：
07750392
负责人：
菊池昭彦
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Sophia University
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

项目摘要

本年度は、RF励起ラジカル窒素を用いた分子線エピタキシ-(RF-MBE)法によるGaN結晶の高速度成長条件を把握した。一般にMBE法は熱処理無しにp型結晶が得られ、層厚制御性に優れる反面、高品質な結晶成長には、極めて低い成長速度(0.5〜0.02μm/h)が要求され、デバイス作製上の大きな障害であった。本研究では、基板にサファイアc面を用い、基板温度575℃においてGaNの成長を行った。RF入力電力は450W、窒素流量は4.0sccm一定とし、Gaセル温度を変えて成長速度を0.2から1.4μm/hと変化した。微分干渉顕微鏡観察では、成長速度0.7〜0.9μm/h近傍の試料において鏡面がえられ、これよりも低成長速度側、高成長速度側においてはいずれも表面の荒れが観察された。X線回折半値幅は成長速度の増加に伴い単調に減少し1.2μm/hで最小となり、さらに成長速度を増加すると再び半値幅が増加した。室温におけるホトルミネッセンス測定では、成長速度0.4〜0.9μm/hの試料においてバンド端からの発光が確認され、例えば成長速度0.7μm/hの試料では半値幅87meVと良好な光学特性を示した。このように0.7〜1.2μm/hという高成長速度で高品質GaN結晶が得られることを見出した。これはRFラジカル窒素源から高効率で活性窒素が供給された効果であり、RF-MBE法が窒化物デバイスの作製に有望な方法であることが示された。また、結晶成長中に水素ガスを導入する等の技術を用いることにより、柱状の結晶成長を促進し、直系200〜80nm程度の独立した極微柱状結晶の成長が可能であることを新たに見出し、さらに、直系80nm程度極微柱状結晶を高密度かつ均一に制御する技術を把握した。この技術を利用することにより、極微量子閉じ込め構造の作製が可能であり、将来の窒化物半導体デバイスの高機能、高性能化に大きく寄与するものと期待される。

今年，我们使用RF激发的自由基氮通过分子束外延（RF-MBE）方法来掌握GAN晶体的高速生长条件。通常，MBE方法在没有热处理的情况下产生P型晶体，并且具有出色的层厚度控制，但是高质量的晶体生长需要极低的生长速率（0.5-0.02μm/h），这是设备制造的主要障碍。在这项研究中，使用蓝宝石C平面在575°C的底物温度下生长GAN。 RF输入功率为450 W，氮流量为恒定4.0 SCCM，并且通过更改GA细胞温度，增长率从0.2/h更改为1.4μm/h。在差异干扰显微镜中，在生长速率为0.7至0.9μm/h的样品中获得了镜面，并且在较低和更高的生长速率方面都观察到粗糙的表面。 X射线衍射的一半宽度随着生长速率的增加而单调降低，至少达到1.2μm/h，当增长速率进一步增加时，同一半宽的半宽度又增加了。在室温下的光致发光测量证实，在生长速率为0.4-0.9μm/h的样品中观察到带边缘的光发射，例如，在具有0.7μm/h的样品中，显示了87 MEV的半价宽度，并显示出良好的光学特性。因此，发现可以以0.7至1.2μm/h的高生长速率获得高质量的GAN晶体。这是从RF自由基氮源中高效供应活性氮的作用，表明RF-MBE方法是制造氮化物设备的有前途的方法。 Furthermore, by using techniques such as introducing hydrogen gas during crystal growth, it was newly discovered that columnar crystal growth can be promoted, and independent, ultra-fine columnar crystals of about 200 to 80 nm can be grown in a line-linear manner, and furthermore, a technology for controlling ultra-fine columnar crystals of about 80 nm is high density and uniformly.通过使用这项技术，可以制造超微晶限制结构，预计将来将对氮化物半导体设备的高功能和性能产生重大贡献。