オール液体ソースを用いる減圧有機金属気相成長 不純物ドープGaNの低温成長

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トリメチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソース、或いは、トリエチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソースを用いて有機金属気相成長法により160Torrの減圧下で(001)GaAs基板上にGaN結晶の成長を行い、成長層をX線回折法で調べた。その結果、立方晶系GaN結晶は、基板温度が650℃のとき成長することが初めて分かった。それより低温では、安定系の六方晶系GaN結晶が成長した。GaN結晶の成長前に、GaAs基板をモノメチルヒドラジン雰囲気中で熱処理するだけで、成長層と基板結晶の格子不整合を緩和することに効果があることが判明した。また、液体ソースであるテトラエチルシリコンをドーパントとして用い、n形不純物として有用なことが分かった。上述のソースを結晶成長室に供給し、生成する反応ガスを四重極質量分析計で測定した結果、トリメチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソースの最低分解温度は、トリメチルガリウムの分解温度で定まり、トリエチルガリウム-モノメチルヒドラジン系ソースの分解温度はトリモノメチルヒドラジンの分解温度で定まる事が分かり、生成分子種として、メチルヒドラゾンが新たに見いだされた。