窒化物半導体による半金属合金の合成と評価に関する研究

窒素と他のV族元素を含むIII-V族混晶半導体は、窒素原子の大きな価電子エネルギーのため大きなバンドギャップエネルギーボーイングを持つことが知られている。InAsに窒素を添加したInNAsは、それらの中でも最も小さなバンドギャップエネルギーを持ち、中間組成ではバンドギャップエネルギーが負になることが理論的に予想されている。本研究の目的は、負のバンドギャップエネルギーを持つInNAsを成長すること、その特性を調査すること、及びその応用の可能性を探ることである。これまでの実験では、アンモニアとTMGaを用いたMOCVDでは、成長温度が低いためアンモニアの分解が十分に行われないこと、MBEでは窒素フラックスが不安定であることが分かっている。そこで、本研究では、プラズマ窒素源、特殊なシャッター機構とガス切り替えシステムを備えた真空MOCVD装置を作製し、InNAsの結晶成長を行う。本年度は、これまでに使用してきたMOCVD装置を用い、反応部と排気系を新しい物に置き換える作業と、これまでに成長してきた試料の光学的評価をを中心に研究を進めた。これまでに使用してきたMOCVD装置がかなり古いこともあって真空漏れなどが多く発見されたため予定より多くの時間がかかったが、概ね装置改修が終結して、来年度早々からは成長を本格的に開始できる見込みである。プラズマ窒素源の基礎特性の測定を開始した。まだ、効率の最適化は行われていないが、予定通りの活性窒素が生成されていることが確認された。このまま研究を続け、当初見込み通り、来年度中に結晶成長と評価を完了する予定である。

窒素と他のV族元素を含むIII-V族混晶半導体は、窒素原子の大きな価電子エネルギーのため大きなバンドギャップエネルギーボーイングを持つことが知られている。InAsに窒素を添加したInNAsは、それらの中でも最も小さなバンドギャップエネルギーを持ち、中間組成ではバンドギャップエネルギーが負になることが理論的に予想されている。本研究の目的は、負のバンドギャップエネルギーを持つInNAsを成長すること、その特性を調査すること、及びその応用の可能性を探ることである。これまでの実験では、アンモニアとTMGaを用いたMOCVDでは、成長温度が低いためアンモニアの分解が十分に行われないこと、MBEでは窒素フラックスが不安定であることが分かっている。そこで、本研究では、プラズマ窒素源、特殊なシャッター機構とガス切り替えシステムを備えた真空MOCVD装置を作製し、InNAsの結晶成長を行う。本年度は、これまでに使用してきたMOCVD装置を用い、反応部と排気系を新しい物に置き換える作業と、これまでに成長してきた試料の光学的評価をを中心に研究を進めた。これまでに使用してきたMOCVD装置がかなり古いこともあって真空漏れなどが多く発見されたため予定より多くの時間がかかったが、概ね装置改修が終結して、来年度早々からは成長を本格的に開始できる見込みである。プラズマ窒素源の基礎特性の測定を開始した。まだ、効率の最適化は行われていないが、予定通りの活性窒素が生成されていることが確認された。このまま研究を続け、当初見込み通り、来年度中に結晶成長と評価を完了する予定である。