瞬間剥離可能なGaAsエピ層の転位密度低減に向けた層状化合物中間層のステップ制御

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GaAsなどの半導体基板上にエピタキシャル成長したIII-V族化合物半導体薄膜を剥離し、安価な基板に転写して、剥離後の半導体基板を再利用することは、化合物半導体デバイスの大幅な低コスト化やフレキシブル・エレクトロニクスへの展開が期待できる。我々はこれまでに、二次元層状化合物であるGaSe/In2Se3を中間層に用いてSi基板上にGaAs層をエピタキシャル成長し、二次元層状化合物の劈開性を利用して、GaAs層を瞬間的に薄層剥離する技術を開発してきた。課題は、層状化合物上GaAs層の転位密度が高く、その低減が必要なことである。そこで本研究では、層状化合物上GaAs層の転位密度低減を目指し、層状化合物のステップ密度分布および面方位が、GaAs成長核形成過程、および転位形成に与える影響を明らかにすることを目的にする。本年度は、ステップ端構造の異なる2種類のGaAs(001)微傾斜基板を用い、基板のステップ端の原子種とIn2Se3層がGaSeのエピタキシャル方位に与える影響から、GaSeのステップフロー成長におけるIn2Se3層の役割を検討した。その結果、GaAs(001)微傾斜基板上では、[-110]方向にオフカットした基板の場合に、GaSeのエピタキシャル方位は一方向に強く揃うことが分かった。これは、ステップ端がAs原子となるBステップ端でIn2Se3が選択的に結合して、その後のGaSeの結晶方位を決定していることを示すものである。層状化合物上にGaAsをエピタキシャル成長させるためには、GaSeのステップ端を一方向に揃えて、そのステップ端からのGaAs結晶核形成が重要であることから、GaSeのステップ制御に向けた重要な成果が得られた。