• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Development of low-temperature growth technique for GaAs-based semiconductor alloys to utilize defects inside their crystals

Publicly Offered Research

Project AreaMaterials Science and Advanced Elecronics created by singularity
Project/Area Number 19H04548
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

富永 依里子  広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 准教授 (40634936)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords点欠陥 / 低温成長 / GaAs系III-V族半導体混晶 / 低温成長GaAs系混晶半導体 / 分子線エピタキシャル成長法 / 光伝導アンテナ / GaAs系半導体混晶 / アモルファス堆積 / X線回折
Outline of Research at the Start

本研究ではGaAs系混晶半導体の結晶欠陥を活用するという点を新規な着想とし、研究代表者独自の視点である「欠陥を生かすためのバンドエンジニアリング」を手法として光通信帯光源が利用可能なテラヘルツ(THz)波発生検出用光伝導アンテナ(PCA)を実現する。初年度にはInP基板上の光通信帯に禁制帯幅を有する混晶半導体の低温成長条件の最適化・基礎物性の明確化・欠陥準位の評価を進め、次年度はInP基板よりも安価な半導体基板上の低温成長条件を探索する。得た混晶半導体を用いてダイポール型PCAを作製し、そのTHz波発生検出特性の評価を行うことで当該PCAの性能向上の鍵となる欠陥を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、光通信帯光源が利用可能なテラヘルツ波発生検出用光伝導アンテナの開発を行うことを最終目的としている。その候補材料として研究代表者が取り組んでいるBi系III-V族半導体の最終的な材料InGaAsBiの成長に向けて、今年度も前年度に引き続き三元混晶のInGaAsの転位などの結晶欠陥とGaAsBiの分子線エピタキシャル(MBE)成長および点欠陥の検出に取り組んだ。
240-250℃でMBE成長したInP(001)基板上のInGaAs(アンドープならびにBeドープ)においては、600℃で水素雰囲気中で熱処理を行い、透過型電子顕微鏡(TEM)で断面を観察したところ、明瞭なAs凝集体は確認できず、転位の周辺にAsが凝集することもなかった。今後はMBE成長時のAs分子線量の調整が必要であることと、600℃より高温のMBE装置内での熱処理を検討する必要がある。
また、180-250℃で成長・堆積した低温成長・アモルファスGaAsBiにおいては、600℃での熱処理後にBiが凝集体に変化したり、アモルファスInGaAsの場合と異なりアモルファスGaAsBiは単結晶GaAsBiへと固相成長せず、BiとGaAsが相分離した結晶薄膜が得られることが判明した。現時点でこれは、低温成長による空孔型点欠陥(主にGa空孔)によると予想しているため、新学術領域内の共同研究により陽電子消滅法を用いた空孔型点欠陥の検出を行った。また、電子スピン共鳴法を用いたアンチサイト型点欠陥(主にアンチサイトAs)の検出も着手した。この両測定手法において、低温成長・アモルファスGaAsBi薄膜内の空孔型・アンチサイト型両点欠陥の存在が示唆され、今後は膜厚を増加させた試料の測定を行うことでその欠陥種の解明を行う計画である。
その他、低温成長GaAsBiおよびInGaAsBiのMBE成長条件の設計も行えるようになった。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Sheffield(英国)

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structural evaluation of low-temperature-grown InGaAs crystals on (0 0 1) InP substrates2020

    • Author(s)
      Ueda Osamu、Ikenaga Noriaki、Hirose Shingo、Hirayama Kentaro、Tsurisaki Shunsuke、Horita Yukihiro、Tominaga Yoriko
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 548 Pages: 125852-125852

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2020.125852

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystalline quality of low-temperature-grown InxGa1-xAs coherently grown on InP(001) substrate2020

    • Author(s)
      Yoriko Tominaga, Shingo Hirose, Kentaro Hirayama, Hitoshi Morioka, Noriaki Ikenaga, and Osamu Ueda
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: - Pages: 125703-125703

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2020.125703

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 低温成長におけるGaAs1-xBixのBi含有率の制御2021

    • Author(s)
      富永 依里子、梅西 達哉、高垣 佑斗、行宗 詳規、石川 史太郎
    • Organizer
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular beam epitaxial growth of GaAs1-xBix at low temperatures2021

    • Author(s)
      Yoriko Tominaga, Yukihiro Horita, Yuto Takagaki, Tatsuya Umenishi, Mitsuki Yukimune, Fumitaro Ishikawa
    • Organizer
      The 8th Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology (CGCT-8)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 低温成長Bi 系III-V 族半導体の結晶性とデバイス応用2020

    • Author(s)
      富永 依里子
    • Organizer
      第12 回 ナノ構造・エピタキシャル成長講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 低温成長GaAs1-xBixにおけるBi原子の表面偏析の解析2020

    • Author(s)
      藤野 翔太朗、堀田 行紘、高垣 佑斗、富永 依里子
    • Organizer
      第12 回 ナノ構造・エピタキシャル成長講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 低温成長GaAsBiのBi組成の制御2020

    • Author(s)
      梅西 達哉、高垣 佑斗、富永 依里子、行宗 詳規、石川 史太郎
    • Organizer
      第39回電子材料シンポジウム(EMS39th)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 低温成長GaAs1-xBixのBi組成の分子線エピタキシャル成長条件依存性2020

    • Author(s)
      梅西 達哉、高垣 佑斗、富永 依里子、行宗 詳規、石川 史太郎
    • Organizer
      令和2年度日本材料学会ナノ材料部門委員会第1回研究会・半導体エレクトロニクス部門委員会第2回研究会 合同研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] MBE成長条件が低温成長GaAs1-xBix のBi偏析に与える影響2020

    • Author(s)
      高垣佑斗,堀田行紘,富永依里子,行宗詳規,藤原亮,石川史太郎
    • Organizer
      2019年度 第4回半導体エレクトロニクス部門委員会 第1回講演会・見学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 低温成長GaAs1-xBixの分子線エピタキシャル成長条件2020

    • Author(s)
      富永依里子、堀田行紘、高垣佑斗、行宗詳規、藤原亮、石川史太郎
    • Organizer
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 低温成長GaAs1-xBixの結晶学的・光学的両特性2020

    • Author(s)
      横手竜希、堀田行紘、高垣佑斗、林亮輔、富永依里子、行宗詳規、藤原亮、石川史太郎
    • Organizer
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 固相成長したInGaAsの結晶性評価2019

    • Author(s)
      堀田行紘,平山賢太郎,富永依里子,池永訓昭,上田修
    • Organizer
      第11回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Growth conditions of low-temperature-grown GaAs1-xBix/低温成長GaAs1-xBixの成長条件2019

    • Author(s)
      堀田行紘,富永依里子,行宗詳規,藤原亮,石川史太郎
    • Organizer
      第38回電子材料シンポジウム(EMS38th)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Crystallinity evaluation of low-temperature-grown GaAs1-xBix/低温成長GaAs1-xBixの結晶性評価2019

    • Author(s)
      高垣佑斗,堀田行紘,富永依里子,行宗詳規,藤原亮,石川史太郎
    • Organizer
      第38回電子材料シンポジウム(EMS38th)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Rutherford backscattering spectrometry for Bi segregation in low-temperature-grown GaAs1-xBix/低温成長GaAs1-xBixのBiの偏析に対するラザフォード後方散乱法の適用2019

    • Author(s)
      藤野翔太朗,堀田行紘,高垣佑斗,富永依里子
    • Organizer
      第38回電子材料シンポジウム(EMS38th)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 局在準位の解明に向けた低温成長 InxGa1-xAsの光学的評価2019

    • Author(s)
      林亮輔,釣崎竣介,富永依里子
    • Organizer
      2019年度 応用物理学会中国四国支部 若手半導体研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 広島大学 研究者総覧

    • URL

      https://seeds.office.hiroshima-u.ac.jp/profile/ja.9797704fc927298d520e17560c007669.html

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 広島大学 研究者総覧

    • URL

      http://seeds.office.hiroshima-u.ac.jp/profile/ja.9797704fc927298d520e17560c007669.html

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi