メタリックp形ベ-ス・ヘテロ接合バイポ-ラトランジスタの研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460136
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 小長井 誠 東京工業大学, 工学部, 助教授 (40111653)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 龍平 東京工業大学, 工学部, 助手 (80161587) ; 山田 明 東京工業大学, 工学部, 助手 (40220363)
• Keywords: ガリウムひ素 / MOMBE法 / トリメチルガリウム / 高濃度ド-ピング / ヘテロ接合バイポ-ラトランジスタ

Research Abstract

原料にトリメチルガリウム(TMG)と固体ひ素を用いたGaAsのMOMBE法で、カ-ボン(アクセプタ)を高濃度にド-ピングし正孔濃度1.5x10^<21>cm^<-3>、抵抗率1.9x10^<-4>Ωcmを得た。これらは報告されている中で最も高濃度・低抵抗の値である。本研究では、その物性評価及びダイオ-ドの試作を行った。
まず高濃度ド-ピング時のキャリアの活性化率と熱拡散に関して調べたところ、これほどの高濃度ド-ピングにも関わらずカ-ボンの活性化率は100%を示しており、さらにBeで報告されているような高濃度ド-ピングによる異常拡散も認められなかった。しかし、GaAsとカ-ボンの原子半径の差に起因する格子定数の変化が観測された。例えば、キャリア濃度1x10^<21>cm^<-3>でGaAs基板と約0.5%の格子不整がX線回折測定から認められた。この格子不整を緩和するために成長中に固体Inを添加し,GaAs基板に格子整合したInGaAsを成長した。現段階で、基板に格子整合したInGaAsでキャリア濃度2.6x10^<20>cm^<-3>抵抗率6.6x10^<-4>cm^<-3>が得られている。この低抵抗InGaAsはヘテロ接合バイポ-ラトランジスタ(HBT)のベ-ス層として有望な材料である。高濃度カ-ボンド-プInGaAsは格子定数がカ-ボンとIn双方で変化するため、通常行われているX線回折測定からIn組成を決めることは出来ない。そこで本研究では、新たにラマン散乱分光法を用いてIn組成を求めることを試みた。その結果、上記のInGaAsは0.05のIn組成をもつことが分かった。
さらにHBT試作の第1歩としてカ-ボンド-プp^+-GaAsとシリコンド-プn-GaAsでpn接合形ダイオ-ドを試作した。0.8Vで整流比5桁、ダイオ-ド因子・n値は1.3が得られ、良好な整流特性が得られた。今後、npn構成を作製し、HBTのトランジスタ特性を評価する。

Research Products

• [Publications] Takeshi AKATSUKA: "Heavily Carbon-Doped P-Type InGaAs Grown by Metalorganic Molecular Beam Epitaxy" Japanese Journal of Applied Physics. 発表予定.
• [Publications] Koki SAITO: "Effect of Heavy Doping on Band Gap and Minority Carrier Transport of AlGaAs/GaAs HBT's" Japanese Journal of Applied Physics. 28. L2081-L2084 (1989)
• [Publications] Makoto KONAGAI: "Metallic p-type GaAs and InGaAs Grown by MOMBE" Journal of Crystal Growth.
• [Publications] Makoto KONAGAI: "Metallic p-Type GaAs and GaAlAs Grown by Metalorganic Molecular Beam Epitaxy" Journal of Crystal Growth. 98. 167-173 (1989)
• [Publications] Takumi YAMADA: "Heavily Carbon Doped p-Type GaAs and GaAlAs Grown by Metalorganic Molecular Beam Epitaxy" Journal of Crystal Growth. 95. 145-149 (1989)
• [Publications] Koki SAITO: "Characterization of p-Type GaAs Heavily Doped with Carbon Grown by Metalorganic Molecular Beam Epitaxy" Journal of Applied Physics. 64. 3975-3979 (1988)