有機金属気相選択成長法による異種基板上への半導体ナノワイヤ形成と発光デバイス応用

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本研究では、次世代の安価で高効率な発光デバイス応用に必要な基礎技術確立し、ナノワイヤ発光デバイスの作製を試みる。まず、半導体ナノワイヤのデバイス応用に不可欠な基本技術である不純物制御技術の確立を目指して研究を行った。同時に、ポリシリコン薄膜上の半導体ナノワイヤ形成をより高精度に行うために、ポリシリコン薄膜上の選択成長のメカニズムを克明に調べ、その成長技術を確立した。以下に本年度の具体的な研究実施状況を示す。(1)本研究では、MOVPE選択成長法によるInPナノワイヤ成長中にDEZnによりZnドーピングを行い、成長構造の外観形状と結晶構造の評価を行い、成長方向が反転する双方向成長特性を発見した。さらに、成長温度や成長原料供給比などの成長パラメータによっても成長方向を同様に制御できる可能性を示し、シリコンのような無極性基板上にIII-V半導体ナノワイヤを成長させる際に、成長条件によって成長方向を制御可能であることを示した。(2)ポリシリコン薄膜上のナノワイヤ成長を行い、成長過程の分析を行った。ポリシリコン薄膜を堆積させた基板を用いてGaAsのMOVPE選択成長を行い、六角柱構造のGaAsナノワイヤ成長を確認した。開口部には、ナノワイヤ構造の他に、ヒロック状の構造と成長が起きていない開口部があった。これらの成長構造の存在確率を、開口部の直径依存性と成長条件依存性について分析し、開口部とポリシリコン結晶粒のサイズの関係から成長構造の成長モデルに関して考察を行い、成長構造依存性の原理を解明した。