選択MOVPE法によるシリコン基板上への窒化物半導体ナノヘテロ構造の作製

选择性MOVPE法在硅衬底上制备氮化物半导体纳米异质结构

• 批准号: 06J06535
• 负责人: 成田 哲生
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J06535/
• 关键词: 選択MOVPE成長; GaN(窒化ガリウム); ファセット構造; 気相の拡散長; 表面拡散; リッジ成長

シリコン基板上の選択MOVPE成長法における成長時の基礎物理を明らかにするため、減圧下で選択成長したGaN(窒化ガリウム)ストライプ上での原料の拡散機構を明らかにすることを目的とし、本年度の研究を遂行してきた。具体的には、GaNファセット上にAlGaN薄膜を成長し、成長圧力、成長雰囲気が膜厚、組成の分布に及ぼす影響について検討を行った。また気相の拡散場の数値解析を行い、実験、数値解析の両面から気相の拡散場の振る舞いを議論した。AlGaN層の膜厚分布を測定した結果、これまでに大気圧MOVPE法において観測されたリッジ成長に加え、500Torrで作製した試料においては(1-101)面の底部でリッジ成長が起こることを新たに見いだした。また、リッジ成長は成長圧力の低下とともに弱められ、100Torrにおいては均一な膜厚のAlGaN薄膜が形成された。気相場の数値解析の結果は、気相拡散に伴う不均一な原料供給が膜厚の分布を引き起こす様子が明らかにした。また数値解析結果より、成長圧力の低下に伴い気相中のIII族原料の拡散係数が増加し、気相中の拡散長が増加して不均一な原料供給が抑制されることが分かった。解析結果は、成長圧力の低下に伴うリッジ成長抑制をよく説明した。成長圧力の変化に伴う気相場の変化にも関わらず、組成解析から得られた(0001)面上のGaの表面拡散長は0.7μm程度であり、成長圧力に依存しなかった。これは、得られた表面拡散長が気相中の化学プロセスに依存せず純粋に表面だけ決まる値であることを示唆した。また、(1-101)面上においては(0001)面よりやや短い0.46-0.62μmの表面拡散長が得られた。このように本年度の研究においては、ファセット構造上へのAlGaN成長において均一膜厚の薄膜形成が可能であるという応用上有益な知見を得ることに成功し、その成長機構に関する基礎的な知見を実験・理論の両面から明らかにすることができた。

The basic physics of growth of GaN by MOVPE on a substrate is discussed in detail below. The research of this year has been carried out under reduced pressure. The growth conditions, growth pressure, growth temperature, film thickness, composition distribution, and influence factors of AlGaN thin films on GaN substrates are discussed. The analysis of the numerical value of the gas phase and the vibration of the gas phase are discussed. AlGaN layer thickness distribution measurement results, such as high pressure MOVPE method, high pressure MOVPE method, high pressure MOVPE method, The growth pressure is low and the AlGaN thin film with uniform film thickness is formed. The results of numerical analysis of gas phase field are as follows: gas phase dispersion is accompanied by non-uniform distribution of film thickness. The results of numerical analysis show that the decrease of growth pressure is accompanied by the increase of dispersion coefficient of group III raw materials in the middle phase, the increase of dispersion length in the middle phase and the suppression of heterogeneous raw material supply. The analysis results show that the growth pressure is low and the growth inhibition is low. Growth pressure variation is accompanied by phase field variation, composition analysis, and surface dispersion length of Ga on the (0001) plane is about 0.7μm. Growth pressure dependence is also observed. The chemical composition of the surface layer is dependent on the surface layer. (1-101) plane,(0001) plane, 0.46-0.62μm and surface dispersion length. This year's research is focused on the possibility of thin film formation with uniform film thickness on AlGaN growth in structural layers, and on the application of useful insights into the success of growth mechanisms.

项目成果

Subband structure and transport properties of two-dimensional electron gas in Al_XGa_<1-X>N/GaN heterostructures

Al_XGa_<1-X>N/GaN异质结中二维电子气的子带结构及输运特性

• 发表时间: 2007
• 期刊: physica status solidi (印刷中)
• 作者: X.X.Han;Y.Honda;T.Narita;M.Yamaguchi;N.Sawaki
• 通讯作者: N.Sawaki

Transport properties of the two-dimensional electron gas in AlxGa1-xN/GaN heterostructures

• DOI: 10.1016/j.physleta.2007.04.082
• 发表时间: 2007-09
• 作者: B. Shen;N. Tang;Jie Lu;Z. Zheng;Dunjun Chen;Y. Gui;Z. Qiu;C. Jiang;S. Gu;J. Chu;Rong Zhang;Youdou Zheng

The surface diffusion of Ga species on an AlGaN facet structure in low pressure MOVPE

低压 MOVPE 中 AlGaN 面结构上 Ga 物质的表面扩散

• 发表时间: 2007
• 期刊: physica status solidi (印刷中)
• 作者: T.Narita;Y.Honda;M.Yamaguchi;N.Sawaki
• 通讯作者: N.Sawaki

Time-resolved photoluminescence spectroscopy in AlGaN/GaN SQW structure grown on a (111)Si substrate

(111)Si 衬底上生长的 AlGaN/GaN SQW 结构的时间分辨光致发光光谱

• 发表时间: 2007
• 期刊: physica status solidi (印刷中)
• 作者: E.H.Kim;T.Narita;Y.Honda;M.Yamaguchi;N.Sawaki
• 通讯作者: N.Sawaki