低温超高真空BEEMによるAu/GaN界面の微視的研究

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III-V族窒化物半導体(GaN, InN, AIN及びその合金系)は、その大きなバンドギャップと高い熱安定性のため、光エレクトロニクス及びエレクトロニクスデバイス材料として非常に有望であると注目を集めており、近年既に青色LED、レーザーダイオード(LD)や電界効果トランジスター(FET)といったデバイスが作成され実用化が広がっている。これらのデバイス応用において重要な鍵の一つとなるのがオーミック及びショットキー接合の基礎的理解である。現在までのところGaNと金属間のショットキー接合における障壁の高さや接合形成のメカニズムについては殆ど研究が進んでいない。本年度の研究ではプラズマ窒素源を装備したIII族窒化物半導体成長用の超高真空MBE-STM装置を用い、下地表面(又は界面)の化学組成・構造を制御したうえで成長させた金属膜の成長ダイナミクスとその電気特性の評価を行うことを計画した。以下が本年度の研究実施状況である。本年度前半期はGaN(000-1)およびGaN(0001)表面へのAu超薄膜の成長について研究を行った。単一原子層程度蒸着したAuとGaとが形成する表面合金相の相図の作成を試み、5×12構造の構造モデルの提唱などを行った。続いて、清浄GaN表面や表面合金相の上にさらに厚いAu膜の成長を行い、金属-GaN界面構造の違いに応じて成長様式と界面電気特性とが違いを生じる事を詳細に調べた。引き続き後半期はAgの成長を行い、原子レベルでAuとは全く異なる成長をする事を明らかにした。Agの場合には蒸着レートに依存して成長モードが層状成長からアイランド成長に変化し、またアニールを行う事によって成長したAg膜の最表面に歪に由来すると考えられるドメインパターンが観測された。