1989 Fiscal Year Annual Research Report

化合物半導体薄膜結晶の成長とその制御に関する研究

Research Project

Project/Area Number	01604001
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	御子柴宣夫東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70006279)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	飯田誠之長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (90126467) 更家淳司京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (90026154) 今井哲二明星大学, 理工学部, 教授 (50143714) 赤崎勇名古屋大学, 工学部, 教授 (20144115)
Keywords	化合物半導体 / MOーCVD法 / VPE法 / MBE法 / AlN / p型GaN / ZnSe / CuGaS_2
Research Abstract	ワイドギャップIIIーV、IIーVI、IーIIIーV_2化合物半導体は、GaAsやInP系のIIIーV化合物半導体では不可能な機能性を実現し得る材料として、可視〜紫外域及び赤外域光機能素子や圧電性を利用した複合機能素子経の応用を目的に結晶成長、薄膜物性評価、デバイス応用の研究が進められてきた。新しい機能性を実現するために必然的に格子不整合の大きいヘテロ成長技術を必要としている。しかし、薄膜成長制御技術が不十分な点もあり、欠陥物性、光物性、伝導性等の物性が制御され、デバイス応用に十分耐え得る高純度・高品質薄膜結晶が得られていない。本研究では、具体的な材料としてAlN、GaN、ZnS、ZnSe、CuGaS_2、CuAlS_2、及びこれら材料の混晶を取りあげた。各分担者が開発した新しい化学気相成長法(CVD法)や分子線エピタキシー(MBE)法を用いて、「格子不整合緩和手段と評価」、「低温成長」、及び「成長雰囲気の高清浄化と原料の高純度化」、「基板/成長層界面や膜厚の原子層レベル制御及び評価」を共通の課題として研究を進め、物性制御された新しい機能性材料としての基礎を築くことを目的としている。東北大御子柴は、AlNエピタキシャル成長について、格子不整合緩和手段として「Al_2O_3基板初期窒化法」を確立し、更に、一層の膜質向上を目指して反応管内のガスフローパターンを制御するガスビームフロー方式を提案した。また、大型機器として走査型μーRHEED顕微鏡用4段電子銃及び画像処理装置を導入し、微小域結晶構造解析を行ない、結晶成長の原子レベル制御を行う見通しが立っている。名古屋大赤崎は、サファイア基板上のGaNエピタキシャル成長層の結晶性をAlNバッファ層を用いて格段に向上させ、世界で初めて高性能pn接合型GaN青色・紫外光発光ダイオードを開発した。明星大今井は、H_2VPE法において、陽電性のLi、In、Ga添加によるGaP上のZnS結晶の結晶性の向上をはかった。京都工繊大更家は、ZnSe、ZnSSeのMBE成長において、HeーCdレーザ光を照射し、表面吸着原子の表面永動を促進していること及び結晶性の向上を確認した。長岡技大飯田は、自由励起子発光を示すCuGaS_2成長を可能とした。以上のように、研究計画に沿って研究は進展しており、次年度以降の研究の見通しは立っている。

Research Products

(35 results)

All Other

All Publications (35 results)

[Publications] K.Tsubouchi,K.Masu,M.Tanaka,Y.Hiura,T.Ohmi,N.Mikoshiba,S.Hayashi,T.Marui,A.Teramoto,T.Kajikawa and H.Soejima: ""Development of Scanning μ-RHEED microscopy for Imaging Poly-Crystal Grain Structure in LSI"" Extended Abstracts of the 21th Conference on Solid State Device and Materials,Tokyo. 217-220 (1989)
[Publications] K.Tsubouchi,K.Masu,M.Tanaka,Y.Hiura,T.Ohmi,N.Mikoshiba,S.Hayashi,T.Marui,A.Teramoto,T.Kajikawa and H.Soejima: ""Development of Scanning μ-RHEED microscopy for Imaging Polycrystal Grain Structure in LSI"" Jpn.J.Appl.Phys.28. L2075-L2077 (1989)
[Publications] 坪内和夫、益一哉、田中正則、樋浦洋平、大見忠弘、御子柴宣夫、林茂樹、丸井隆夫、寺本晃、梶川鉄夫、副島啓義: ""走査型μーRHEED顕微鏡の開発と多結晶薄膜のグレイン評価への応用"" 日本学術振興会マイクロビームアナリシス第141委員会第62回研究会資料. 14-19 (1989)
[Publications] 川村智明、桜井克人、田中正則、遠藤千里、黒本晋一、中瀬博之、坪内和夫、御子柴宣夫: ""サファイア基板初期窒化法を用いたAlNエピタキシャル成長(VII)" 平成元年春季応用物理学関係連合講演会. 1p.ZM.13 (1989)
[Publications] 田中正則、川村智明、遠藤千里、黒本晋一、中瀬博之、坪内和夫、御子柴宣夫: ""ガスビームフロー方式を用いた減圧MOーCVD法によるAlNエピタキシャル成長(I)" 平成元年秋季応用物理学学術講演会. 28p.Y.5 (1989)
[Publications] 川村智明、田中正則、遠藤千里、黒本晋一、中瀬博之、坪内和夫、御子柴宣夫: ""ガスビームフロー方式を用いた減圧MOーCVD法によるAlNエピタキシャル成長(II)" 平成元年秋季応用物理学学術講演会. 28p.Y.6 (1989)
[Publications] 丸井隆夫、林茂樹、寺本晃、梶川鉄夫、副島啓義、坪内和夫、益一哉、田中正則、樋浦洋平、大見忠弘、御子柴宣夫: ""走査型μーRHEED顕微鏡の開発"" 平成元年秋季応用物理学学術講演会. 27p.B.3 (1989)
[Publications] 坪内和夫、益一哉、田中正則、樋浦洋平、大見忠弘、御子柴宣夫、林茂樹、丸井隆夫、寺本晃、梶川鉄夫、副島啓義: ""走査型μーRHEED顕微鏡による多結晶薄膜のグレイン観察"" 平成元年秋季応用物理学学術講演会. 27p.B.4 (1989)
[Publications] 田中正則、川村智明、遠藤千里、黒本晋一、中瀬博之、坪内和夫、御子柴宣夫: ""ガスビームフロー方式を用いた減圧MOーCVD法によるAlNエピタキシャル(III)" 平成2年春季応用物理学関係連合講演会. 31p.S.15 (1990)
[Publications] 樋浦洋平、重枝伸之、俣野達哉、下山敦、益一哉、坪内和夫、御子柴宣夫: ""走査型muーRHEED顕微鏡による選択成長Alの微小結晶評価"" 平成2年春季応用物理学関係連合講演会. 28p.ZA.11 (1990)
[Publications] H.Goto,N.Sawaki,J.Zhou,I.Akasaki: ""Thermodynamical Analysis and Luminescence Properties of Vapor-Grown ZnSSe II-Bypass Flow Effect-" Jpn.J.Appl.Phys.,. Vol.28. 1154-1159 (1989)
[Publications] I.Akasaki,H.Amano,K.Hiramatsu,Y.Koide,N.Sawaki: "EFFECTS OF AlN BUFFER LAYER ON CRYSTALLOGRAPHIC STRUCTURE AND ON ELECTRICAL AND OPTICAL PROPERTIES OF GaN AND Ga_xAl_<1-x>N(0<_x≦0.4)FILMS GROWN ON SAPPHRE SUBSTRATE BY MOVPE"" J.Cryst.Growth. Vol.98. 209-219 (1989)
[Publications] H.Amano,K.Hiramatsu,M.Kitoh,I.Akasaki: ""P-Type Conduction in Mg-doped Gan Treated with Low-Energy Electron Beam Irradiation(LEEBI)"" Jpn.J.Appl.Phys.,. Vol.28. L2112-2114 (1989)
[Publications] H.Amano,K.Hiramatsu,M.Kitoh,I.Akasaki: "Growth and luminescence properties of Mg-doped GaN prepared by MOVPE",10th,State-of-the-art" program on compoud semiconductors in 175th Elctrochemical Society Meeting,7-12,May,1989,Los Angeles,California,USA. (1989)
[Publications] I.Akasaki,H.Amano,K.Hiramatsu: ""Heteroepitaxy of GaN on Sapphire by MOVPE Using AlN Buffer Layer"," 9th Intern.Conf.on Cryst.Growth,20-25 Aug.,1989,Sendai,Japan. (1989)
[Publications] K.Hiramatsu,H.Amano,I.Akasaki: ""Cathodoluminescence of MOVPE grown GaN layer on α-Al_2O_3"" 9th Intern.Conf.on Cryst.Growth,20-25 Aug.,1989,Sendai,Japan. (1989)
[Publications] K.Itoh,H.Amano,K.Hiramatsu,I.Akasaki: ""Preparation of Al_xGa_<1-x>N/GaN Heterostructure by MOVPE"" 9th Intern.Conf.on Cryst.Growth,20-25 Aug.,1989,Sendai,Japan. (1989)
[Publications] K.Naniwae,K.Itoh,S.Itoh,K.Hiramatsuwth,H.Amano,I.Akasaki: "Growth of single crystal GaN substrate using hydride vapor phase epitaxy"" 9th Intern.Conf.on Cryst.Growth,20-25 Aug.,1989,Sendai,Japan. (1989)
[Publications] H.Amano,K.Hiramatsu,M.Kitoh,I.Akasaki: "UV and blue electroluminescence flom Al/GaN:Mg/GaN LED treated with low-energy erectron beam irradiation(LEEBI)"" 16th Intern.Symp.on Gallium Arsenide and Related Compounds,25-29 Sept.,1989,Karuizawa,Japan. (1989)
[Publications] I.Akasaki,K.Hiramatsu,H.Amano,N.Sawaki: ""Effects of the AlN buffer layer on crystallgraphic structure and on electrical and optical properties of GaN film grown on sapphire substrate by MOVPE"" second china-japan symposium on Thin Films,27-29,Nov.,Guangzhou,China. (1989)
[Publications] T.Imai,S.Fuke,H.Araki and K.Kuwahara: "Dependence of Substrate materials on the growth of ZnS on GaAs and GaP,substrates." J.Crystal Growth. 94. 983-986 (1989)
[Publications] T.Imai,S.Fuke,K.Mori and K.Kuwahara: "Some properties of organometallic vapor-phase epitaxial grown GaAs layers on In-doped GaAs substrates." J.Appl.Phys.65. 3877-3882 (1989)
[Publications] T.Imai,S.Fuke,K.Mori and K.Kuwahara: "Thermal annealing and zinc doping effects on the lattice constant of organometallic vapor phase grown GaAs epilayers on heavily In-doped substrates." Appl.Phys.Lett.54. 816-818 (1989)
[Publications] S.Fuke,T.Imai,S.Irisawa and K.Kuwahara: "Ioding-doping effects on the vapor phase epitaxial growth of ZnSe on GaAs substrates." J.Appl.Phys.67. 247-250 (1990)
[Publications] S.Fuke,Y.Sugihara,C.Maezawa,K.Kuwahara and T,Imai: "Li and Sb doping effects on the growth behavior of ZnS on GaP substrates." J.Appl.Phys.
[Publications] N.Matsumura,M.Tsubokura,K.Miyagawa,N.Nakamura and J.Saraie: "Optimum composition in MBE-ZnS_xSe_<1-x>/GaAs for high quality heteroepitaxial growth" J.Crystal Growth. (1990)
[Publications] N.Matsumura,T.Fukada and J.Saraie: "Laser irradiation during MBE Growth of Zns_xSe_<1-x>:A new growth parameter" J.crystal Growth. (1990)
[Publications] N.Matsumura,M.Tsubokura,N.Nakamura,K.Miyagawa,Y.Miyanagi and J.Saraie: "Nitrogen-doped ZnSe and ZnSSe grown by molecular beam epitaxy" Jpn.J.Apply.Phys.(1990)
[Publications] N.Matsumura,M.Tsubokura,K.Miyagawa,N.Nakamura,Y.Miyanagi,T.Fukada and J.Saraie: "Molecular beam epitaxial growth of ZnSSe with Hg-Xe lamp irradiation" Jpn.J.Apply.Phys.
[Publications] S.Iida,T.Yatabe and H.Kinto: "P-type Conduction in Zns grown by Vapor Phase Epitaxy" Jpn.J.Appl.Phys.28. L535-L537 (1989)
[Publications] A.Yamauchi,H.Saito,H.Kinto and S.Iida: "vapor Phase Epitaxy of CuGaS_2 Using Metal Chlorides and H_2S Sources" J.Crystal Growth. (1989)
[Publications] S.Iida,T.Yatabe,H.Kinto and M.Shinohara: "Growth and Characterization of p-type VPE ZnS Layers" J.Crystal Growth. (1990)
[Publications] A.Ooe,S.Iida and H.Kinto: "Optical properties of CuGaS_2 doped with Zn,I.Time Resolved photoluminescence Spectra" Jpn.J.Appl.Phys.(1990)
[Publications] 平松和政、天野浩、小出典克、赤崎勇: "MOVPE法によるサファイア基板上へのGaN結晶成長におけるバッファ層の効果" 日本結晶成長学会誌Vol.15No.3&4, (1989)
[Publications] 飯田誠之他36名執筆、田中良平他4名編: "金属材料の辞典" 朝倉書店, 544 (1990)

1989 Fiscal Year Annual Research Report

化合物半導体薄膜結晶の成長とその制御に関する研究

Principal Investigator

御子柴 宣夫 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70006279)

Research Products

[Publications] K.Tsubouchi,K.Masu,M.Tanaka,Y.Hiura,T.Ohmi,N.Mikoshiba,S.Hayashi,T.Marui,A.Teramoto,T.Kajikawa and H.Soejima: ""Development of Scanning μ-RHEED microscopy for Imaging Polycrystal Grain Structure in LSI"" Jpn.J.Appl.Phys.28. L2075-L2077 (1989)

[Publications] 川村智明、桜井克人、田中正則、遠藤千里、黒本晋一、中瀬博之、坪内和夫、御子柴宣夫: ""サファイア基板初期窒化法を用いたAlNエピタキシャル成長(VII)" 平成元年春季応用物理学関係連合講演会. 1p.ZM.13 (1989)

[Publications] 田中正則、川村智明、遠藤千里、黒本晋一、中瀬博之、坪内和夫、御子柴宣夫: ""ガスビームフロー方式を用いた減圧MOーCVD法によるAlNエピタキシャル成長(I)" 平成元年秋季応用物理学学術講演会. 28p.Y.5 (1989)

[Publications] 川村智明、田中正則、遠藤千里、黒本晋一、中瀬博之、坪内和夫、御子柴宣夫: ""ガスビームフロー方式を用いた減圧MOーCVD法によるAlNエピタキシャル成長(II)" 平成元年秋季応用物理学学術講演会. 28p.Y.6 (1989)

[Publications] 丸井隆夫、林茂樹、寺本晃、梶川鉄夫、副島啓義、坪内和夫、益一哉、田中正則、樋浦洋平、大見忠弘、御子柴宣夫: ""走査型μーRHEED顕微鏡の開発"" 平成元年秋季応用物理学学術講演会. 27p.B.3 (1989)

[Publications] 田中正則、川村智明、遠藤千里、黒本晋一、中瀬博之、坪内和夫、御子柴宣夫: ""ガスビームフロー方式を用いた減圧MOーCVD法によるAlNエピタキシャル(III)" 平成2年春季応用物理学関係連合講演会. 31p.S.15 (1990)

[Publications] 樋浦洋平、重枝伸之、俣野達哉、下山敦、益一哉、坪内和夫、御子柴宣夫: ""走査型muーRHEED顕微鏡による選択成長Alの微小結晶評価"" 平成2年春季応用物理学関係連合講演会. 28p.ZA.11 (1990)

[Publications] H.Goto,N.Sawaki,J.Zhou,I.Akasaki: ""Thermodynamical Analysis and Luminescence Properties of Vapor-Grown ZnSSe II-Bypass Flow Effect-" Jpn.J.Appl.Phys.,. Vol.28. 1154-1159 (1989)

[Publications] I.Akasaki,H.Amano,K.Hiramatsu,Y.Koide,N.Sawaki: "EFFECTS OF AlN BUFFER LAYER ON CRYSTALLOGRAPHIC STRUCTURE AND ON ELECTRICAL AND OPTICAL PROPERTIES OF GaN AND Ga_xAl_<1-x>N(0<_x≦0.4)FILMS GROWN ON SAPPHRE SUBSTRATE BY MOVPE"" J.Cryst.Growth. Vol.98. 209-219 (1989)

[Publications] H.Amano,K.Hiramatsu,M.Kitoh,I.Akasaki: ""P-Type Conduction in Mg-doped Gan Treated with Low-Energy Electron Beam Irradiation(LEEBI)"" Jpn.J.Appl.Phys.,. Vol.28. L2112-2114 (1989)

[Publications] H.Amano,K.Hiramatsu,M.Kitoh,I.Akasaki: "Growth and luminescence properties of Mg-doped GaN prepared by MOVPE",10th,State-of-the-art" program on compoud semiconductors in 175th Elctrochemical Society Meeting,7-12,May,1989,Los Angeles,California,USA. (1989)

[Publications] I.Akasaki,H.Amano,K.Hiramatsu: ""Heteroepitaxy of GaN on Sapphire by MOVPE Using AlN Buffer Layer"," 9th Intern.Conf.on Cryst.Growth,20-25 Aug.,1989,Sendai,Japan. (1989)

[Publications] K.Hiramatsu,H.Amano,I.Akasaki: ""Cathodoluminescence of MOVPE grown GaN layer on α-Al_2O_3"" 9th Intern.Conf.on Cryst.Growth,20-25 Aug.,1989,Sendai,Japan. (1989)

[Publications] K.Itoh,H.Amano,K.Hiramatsu,I.Akasaki: ""Preparation of Al_xGa_<1-x>N/GaN Heterostructure by MOVPE"" 9th Intern.Conf.on Cryst.Growth,20-25 Aug.,1989,Sendai,Japan. (1989)

[Publications] K.Naniwae,K.Itoh,S.Itoh,K.Hiramatsuwth,H.Amano,I.Akasaki: "Growth of single crystal GaN substrate using hydride vapor phase epitaxy"" 9th Intern.Conf.on Cryst.Growth,20-25 Aug.,1989,Sendai,Japan. (1989)

[Publications] H.Amano,K.Hiramatsu,M.Kitoh,I.Akasaki: "UV and blue electroluminescence flom Al/GaN:Mg/GaN LED treated with low-energy erectron beam irradiation(LEEBI)"" 16th Intern.Symp.on Gallium Arsenide and Related Compounds,25-29 Sept.,1989,Karuizawa,Japan. (1989)

[Publications] I.Akasaki,K.Hiramatsu,H.Amano,N.Sawaki: ""Effects of the AlN buffer layer on crystallgraphic structure and on electrical and optical properties of GaN film grown on sapphire substrate by MOVPE"" second china-japan symposium on Thin Films,27-29,Nov.,Guangzhou,China. (1989)

[Publications] T.Imai,S.Fuke,H.Araki and K.Kuwahara: "Dependence of Substrate materials on the growth of ZnS on GaAs and GaP,substrates." J.Crystal Growth. 94. 983-986 (1989)

[Publications] T.Imai,S.Fuke,K.Mori and K.Kuwahara: "Some properties of organometallic vapor-phase epitaxial grown GaAs layers on In-doped GaAs substrates." J.Appl.Phys.65. 3877-3882 (1989)

[Publications] T.Imai,S.Fuke,K.Mori and K.Kuwahara: "Thermal annealing and zinc doping effects on the lattice constant of organometallic vapor phase grown GaAs epilayers on heavily In-doped substrates." Appl.Phys.Lett.54. 816-818 (1989)

[Publications] S.Fuke,T.Imai,S.Irisawa and K.Kuwahara: "Ioding-doping effects on the vapor phase epitaxial growth of ZnSe on GaAs substrates." J.Appl.Phys.67. 247-250 (1990)

[Publications] S.Fuke,Y.Sugihara,C.Maezawa,K.Kuwahara and T,Imai: "Li and Sb doping effects on the growth behavior of ZnS on GaP substrates." J.Appl.Phys.

[Publications] N.Matsumura,M.Tsubokura,K.Miyagawa,N.Nakamura and J.Saraie: "Optimum composition in MBE-ZnS_xSe_<1-x>/GaAs for high quality heteroepitaxial growth" J.Crystal Growth. (1990)

[Publications] N.Matsumura,T.Fukada and J.Saraie: "Laser irradiation during MBE Growth of Zns_xSe_<1-x>:A new growth parameter" J.crystal Growth. (1990)

[Publications] N.Matsumura,M.Tsubokura,N.Nakamura,K.Miyagawa,Y.Miyanagi and J.Saraie: "Nitrogen-doped ZnSe and ZnSSe grown by molecular beam epitaxy" Jpn.J.Apply.Phys.(1990)

[Publications] N.Matsumura,M.Tsubokura,K.Miyagawa,N.Nakamura,Y.Miyanagi,T.Fukada and J.Saraie: "Molecular beam epitaxial growth of ZnSSe with Hg-Xe lamp irradiation" Jpn.J.Apply.Phys.

[Publications] S.Iida,T.Yatabe and H.Kinto: "P-type Conduction in Zns grown by Vapor Phase Epitaxy" Jpn.J.Appl.Phys.28. L535-L537 (1989)

[Publications] A.Yamauchi,H.Saito,H.Kinto and S.Iida: "vapor Phase Epitaxy of CuGaS_2 Using Metal Chlorides and H_2S Sources" J.Crystal Growth. (1989)

[Publications] S.Iida,T.Yatabe,H.Kinto and M.Shinohara: "Growth and Characterization of p-type VPE ZnS Layers" J.Crystal Growth. (1990)

[Publications] A.Ooe,S.Iida and H.Kinto: "Optical properties of CuGaS_2 doped with Zn,I.Time Resolved photoluminescence Spectra" Jpn.J.Appl.Phys.(1990)

[Publications] 平松和政、天野浩、小出典克、赤崎勇: "MOVPE法によるサファイア基板上へのGaN結晶成長におけるバッファ層の効果" 日本結晶成長学会誌Vol.15No.3&4, (1989)

[Publications] 飯田誠之他36名執筆、田中良平他4名編: "金属材料の辞典" 朝倉書店, 544 (1990)

御子柴宣夫東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70006279)