光励起原子層エピタキシ-による(IIIーV)ー(IIーVI)系超格子の作製とその物性制御

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460134
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 吉川 明彦 千葉大学, 工学部, 教授 (20016603)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山賀 重來 千葉大学, 工学部, 助手 (90158080)
• Keywords: 超格子 / (IIIーV)ー(IIーVI)超格子 / 光励起CVD / 原子層エピタキシ- / 有機金属分子線エピタキシ- / 化合物半導体 / GaAs / ZnSe

Research Abstract

本研究に於いてはGaAsーZnSeの超格子を作製するために,原子層成長,光照射,有機金属分子線エピタキシ等の最先端の技術を駆使して検討しているが,今年度は以下の様な成果を得ることができた.
1.GaAsーZnSe系の超格子構造に於いて,井戸層となるGaAsと障壁層となるZnSeの各層の歪を考慮したバンド計算を行い,各層厚に対する量子準位及び禁制帯幅を求め,設計の指針とした.
2.ZnSeの成長に於いて光照射の影響を雰囲気の水素の効果,Se原料の依存性,さらにはGaAsやInP等の各種基板を用いながら検討し,ZnSe成長に於ける光照射効果をよく説明できるモデルを提案した.このモデルはZnSeだけでなくGaAs等他の半導体の光照射効果の説明にも有効である.
3.光照射をしながら原子層成長を行う場合,成長の過程をリアルタイムで観察することが重要となるが,本研究で用いているAr^+レ-ザの発振線を使い,成長表面での偏光反射特性を利用して表面での原料分子の挙動をモニタ-する方法を検討した.先ずZnSeに対し理論解析による最適測定条件の検討を行ったが,光の入射方向はブリュ-スタ-角とし,波長はZnSeの禁制帯付近が最適であることを明らかにした.
4.GaAsーZnSe超格子の作製に於いてはGaAsとZnSeの成長条件,特に成長温度がなるべく同じであることが望ましいが,従来ZnSeの成長は300℃程度が最適であるのに対し,GaAsは600℃程度とかなり高くなってしまう.これは主にAs原料の分解に起因するため,低温分解が期待できる有機金属であるジエチルアルシンを用いたGaAsの成長を検討した.その結果,340℃という低温で比較的良質なGaAs膜がエピタキシャル成長できることを確認した.

Research Products

• [Publications] A.Yoshikawa: "Ar Ion LaserーAssisted MOVPE of ZnSe Using DMZn and DMSe as Reactants" Japanese Journal of Applied Physics. 29(2). L225-L227 (1990)
• [Publications] S.Yamaga: "Growth and Properties of ZnCdS Films on GaAs by LowーPressure MOVPE" Journal of Crystal Growth. 99. 432-436 (1990)
• [Publications] H.Oniyama: "Growth of LatticeーMatched ZnSeーZnS StrainedーLayer Superlattice onto GaAs as an Alternative to ZnSSe Alloys" MRS Proceedings on Properties of IIーVI Semiconductors. 161. 187-191 (1990)
• [Publications] A.Yoshikawa: "Ar Ion LaserーAssisted Metalorganic Vapor Phase Epitaxy of ZnSe" SPIE Proceedings on Laser/Optical Processing of Electronic Materials. 1190. 25-34 (1990)
• [Publications] A.Yoshikawa: "Use of Dimethyl Hydrazine as a New Acceptor Dopant Source in Metalorganic Vapor Phase Epitaxy of ZnSe" Journal of Crystal Growth. 101. 305-310 (1990)
• [Publications] A.Yoshikawa: "“MBEーlike" and “CVDーlike" Atomic Layer Epitaxy of ZnSe in MOMBE System" Journal of Crystal Growth. 101. 86-90 (1990)
• [Publications] S.Yamaga: "Growth and properties of IodineーDoped ZnS Films Grown by LowーPressure MOCVD Using Ethyliodide as a Dopant Source" Journal of Crystal Growth. 106. 683-689 (1990)
• [Publications] A.Yoshikawa: "Effects of Ar Ion Laser Irradiation on MOVPE of ZnSe Using DMZn and DMSe as Reactants" Journal of Crystal Growth. 653-658 (1991)
• [Publications] T.Okamoto: "Effects of Substrate Materials and Their Properties on Photoassisted Metalorganic Vapor Phase Epitaxy of ZnSe" Japanese Journal of Applied Physics. 30(2A). L156-L159 (1991)
• [Publications] S.Yamaga: "Epitaxial ZnS MπS Blue Light Emitting Diode Fabricated on nーGaAs by LowーPressure Metalorganic Vapor Phase Epitaxy" Japanese Journal of Applied Physics. 30(3). 104-108 (1991)
• [Publications] A.Yoshikawa: "Effects of Substrate Materials on Ar Ion LaserーAssisted MOVPE of ZnSe Using DMZn and DMSe and DMSe as Reactants" (to be published in the Proceedings of MRS).
• [Publications] A.Yoshikawa: "Ar Ion Laser Irradiation Effects on the MOVPE Growth of ZnSe Using Dimethyl Zinc and Hydrogen Selenide Reactants" (to be published in Journal of Crystal Growth).
• [Publications] 吉川 明彦: "先端電子材料事典(斎藤省吾編)“光エレクトロニクス材料"" (株)シ-エムシ-, (1990)
• [Publications] A.Yoshikawa: "WIDEGAP IIーVI COMPOUNDS For OPTOーELECTRONIC APPLICATIONS“MOMBE Growth and Properties of Widegap IIーVI Compounds"" Chapman and Hall Ltd.,