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

1991 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

本研究ではGaAsーZnSeの超格子の作製するために,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きたが,今年度はさらに、これらの成長の過程を成長時に分子レベルで観察する手段としてSPA法あるいはRDS法を利用し、以下の様な成果を得ることができた.
1.GaAs基板上のZnSeの成長に於いてはすでに光照射の効果を詳細に検討しており、ZnSe中で生成された過剰正孔が主に原料であるジメチルセレンの分解に寄与するという成長機構を提案した。本年度はこれらの機構を確認するために、成長時の表面での原料分子の振る舞いが観察可能なRDS法の測定を検討した。その結果、ZnSeでは初めて原料供給に対応したRDS信号を観測することに成功した。今後はこれらの信号の詳細な検討が、成長機構の解明の有力な手段となると考えられる。
2.さらに成長したZnSe膜上のGaAsの成長においては、前年度までに砒素の原料に有機原料を用いあらかじめ熱分解して基板上に供給することによって400℃程度まで成長温度を下げることを実現してきたが、本年度は更に成長中にArイオンレ-ザ(488nm)を照射することにより300℃程度での低温成長を実現した。さらにレ-ザ照射効果はGaAs面上ではほとんど観察されず、ZnSe膜の存在が必要不可欠であることを見いだした。これは1で述べた成長機構により矛盾無く説明が可能で、従来のGaAs上での光照射の効率が非常に低かったのに対し、本研究ではZnSe膜の存在により非常に高い光照射効率が実現できることを示した。なお、これらの成長の過程はSPA法によりその場で観察することによって確認した。
3.このようにして、ZnSe及びGaAsをどちらも300℃程度の低温で成長することに成功し、実際に超格子構造を構築するための有用な知見を得た。特に光触媒を利用したZnSeさらにはGaAsの低温成長の実現は、超格子の作製だけでなくこれらの半導体薄膜の物性制御に対して非常に有効であると言える。

Research Products

• [Publications] A.Yoshikawa: "Effects of Ar ionーLaser Irradiation on MOVPE of ZnSe Using DMZn and DMSe as Reactants" Journal of Crystal Growth. 107. 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). 437-441 (1991)
• [Publications] A.Yoshikawa: "Effects of Substrate Materials on Ar Ion LaserーAssisted MOVPE of ZnSe Using DMZn and DMSe as Reactants" MRS Symposium Proceedings on Heteroepitaxy of Dissimilar Materials. 221. 117-122 (1991)
• [Publications] A.Yoshikawa: "Ar Ion Laser Irradiation Effects on the MOVPE Growth of ZnSe Using Dimethylzinc and Hydrogen Selenide as Reactants" Journal of Crystal Growth. 115. 274-278 (1991)
• [Publications] S.Yamaga: "Dependence of Electrical and Optical Properties of IodineーDoped Cubic ZnCdS Films on Solid Compositions" Journal of Crystal Growth.
• [Publications] S.Yamaga: "Atomic Layer Epitaxy of ZnS by a New Gas Supplying System in LowーPressure Metalorganic Vapor Phase Epitaxy" Journal of Crystal Growth.
• [Publications] A.Yoshikawa: "on the Mechantam of GrowthーRate Enhancement by Photocatalysis in Metal organic Vapor Phase Epitaxy of ZnSe" Journal of Crystal Growth.
• [Publications] S.Matsumoto: "New Surface Passivation Method for GaAs and Its Effect on the Initial Growth Stage of Heteroepitaxial ZnSe Layer" Applied Surface Science.
• [Publications] 山賀 重來(小宮山 宏 他編): "CVDハンドブック,3.3ワイドギャップIIーVI族化合物半導体のMOCVD" 朝倉書店, 20 (1991)