表面エネルギー変調エピタキシーによる半導体不整合系へテロ構造の作製

通过表面能量调制外延制备半导体失配异质结构

• 批准号: 11650014
• 负责人: 船戸 充
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11650014/
• 关键词: 表面エネルギー; 半導体へテロ構造; 不整合; GaN; GaAs; 結晶構造

本研究は、GaAs基板上に成長したGaNの成長特性の解明を通じて、"格子不整合"かつ"結晶構造不整合"ヘテロ構造の作製に対する、基板表面エネルギーの効果を検証することを目的としている。得られた結果を列挙する。1.GaAs(001)基板に直接GaNを成長すると立方晶層が得られた。これに対して、GaAs基板表面に20nmのAlAsを形成し表面エネルギーに変調を加えると、GaNの結晶構造は六方晶になることがわかった。2.AlAs層の膜厚を1分子層から20nmの範囲で変化させた。1分子層の場合、結晶構造は立方晶が支配的であったが、GaAs上直接成長と比べてその配向性は弱まり、既に六方晶への移行が始まっていることが示唆された。極わずかな表面エネルギーの変化が、結晶構造に強い影響を持っていることを示している。また、膜厚を増加させるに従い、六方晶性は強まり、10nmのときに完全な六方晶が形成された。3.以上の結果の原因としては、GaAsよりも表面エネルギーの大きなAlAsを形成すると、そのエネルギー損を埋め合わせるように結晶構造が安定な構造(GaNの場合は六方晶)に近づくのではないかと考えた。4.GaAs基板上の六方晶GaNからの発光をはじめて観測した。本年度の研究では、表面エネルギー変調によって、結晶構造不整合を制御できる可能性があることを示した。今後の課題としては、AlAs層に代えてAlN層を表面エネルギー変調層として用いること、あるいは、傾斜基板を用いることなどが考えられる。

The purpose of this study is to clarify the growth characteristics of GaN grown on GaAs substrates, to demonstrate the effects of lattice disconformity, crystal structure disconformity, and substrate surface disconformity. The results are listed below. 1. GaAs (001) substrate grown directly on GaN. The surface of GaAs substrate is 20nm and AlAs is 20nm. The surface of GaAs substrate is 20nm and AlAs is 20 nm. 2. The thickness of AlAs layer varies from 20nm to 1 nm. 1. In the case of molecular layer, crystal structure, cubic crystal, direct growth on GaAs, weak orientation, transition of hexagonal crystal, etc. The surface of the electrode is strongly affected by the crystallization and crystallization. In addition, the film thickness is increased, the hexagonal crystal is formed, and the hexagonal crystal is formed completely. 3. The reason for the above results is that GaAs has a large surface area and AlAs has a stable crystalline structure (hexagonal in GaN case). 4. Hexagonal GaN on GaAs substrate This year's research shows the possibility of controlling the surface deformation and structural unconformity. The future problem is to replace the AlN layer with a thin layer.

项目成果

M.Ogawa,M.Funato,Sz.Fujita 他: "The role of growth rates and buffer layer structures for quality improvement of cubic GaN grown on GaAs"Japanese Jaurnal of Applied Physics. 39・2A. L69-L72 (2000)

M.Okawa、M.Funato、Sz.Fujita 等：“生长速率和缓冲层结构对于提高在 GaAs 上生长的立方 GaN 的质量”日本应用物理学杂志 39・2A（2000 年）。 ）