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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750392/
• 关键词: 窒化物半導体; ガリウムナイトライド; 共振型受光素子; 分子線エピタキシ-; 紫外線受光素子; 極微量子閉じ込め構造

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。

This year は, RF excitation ラ ジ カ ル を smothering element with い た molecular line エ ピ タ キ シ - (RF - MBE) method に よ る GaN crystal の を grasp the condition of high speed growth し た. General に MBE method は hot 処 no reason し に p-type crystalline が must ら れ, system with a thick layer of royal に optimal れ る opposite, high-quality な crystallization growth に は, extremely め て い low growth rate (0.5 ~ 0.02 mu m/h) が requirements さ れ, デ バ イ ス cropping の large き な handicap of で あ っ た. In this study, で で, を on the c side of the にサファ にサファ ア ア substrate を, を at a substrate temperature of 575℃, にお て てGaN <s:1> were used to grow を rows った. RF power into force は は 4.0 SCCM 450 w, smothering element flow must be と し, Ga セ を ル temperature variations え て growth を 0.2 か ら 1.4 mu m/h と variations change し た. Differential dry involved 顕 micromirror 観 examine で は, growth rate of 0.7 ~ 0.9 mu m/h nearly alongside の sample に お い て mirror が え ら れ, こ れ よ り も low growth side, high-growth speed side に お い て は い ず れ の も surface drought れ が 観 examine さ れ た. X-ray binary numerical picture of the back は growth speed の raised に with い 単 adjustable に し 1.2 mu m/h で minimum と な り, さ ら に growth speed を raised す る と び half numerical picture が raised again add し た. Room temperature に お け る ホ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス determination で は, growth rate of 0.4 ~ 0.9 mu m/h の sample に お い て バ ン ド end か ら の 発 light が confirm さ れ, example え ば growth 0.7 mu m/h の sample で は half numerical 87 mev と な good optical properties を shown し た. <s:1> ように0.7-1.2μm/hと とを う う high growth rate で high-quality GaN crystals が られる られる とを shows た. こ れ は RF ラ ジ カ ル smothering element source か ら high rate of unseen で activity smothering element が supply さ れ た unseen fruit で あ り, RF - MBE が smothering compound デ バ イ ス の cropping に method is expected to be な で あ る こ と が shown さ れ た. ま た, crystal growth in に water element ガ ス を import す る を の technologies such as using い る こ と に よ り, columnar の crystallization growth を promote し, direct degree of 200 ~ 80 nm の independent し た minimal columnar crystals grow の が probably で あ る こ と を new た に see し, さ ら に, degree of lineal 80 nm minimal columnar crystal を high-density か つ uniform に suppression す を る technology Grasp た. こ の technology を use す る こ と に よ り, microscopic quantum closed じ 込 め が may the tectonic の cropping で あ り, future の smothering compound semiconductor デ バ イ ス の high function, high performance-based に き く send す る も の と expect さ れ る.