1993 Fiscal Year Annual Research Report
半導体ヘテロ接合におけるバンド不連続量の人工的制御
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03402022
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| Research Institution | University of Tokyo |
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Principal Investigator |
生駒 俊明 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (80013118)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
斎藤 敏夫 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (90170513)
平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10183097)
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| Keywords | 半導体ヘテロ接合 / バンド不連続量 / 界面ダイポール / XPS / タイトバインディング / バンドベンディング / デルタドーピング |
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| Research Abstract |
平成4年度までに、GaAs/AlAs界面にSi原子を挿入する方法ではバンド不連続量は制御困難であることを示したが、本年度はその原因について検討した。GaAs中に挿入されたSi原子は3原子層程度にわたって分布してしまう。このような構造においては、Si層により形成されるダイポールの大きさは、Si原子が正確に2原子層を占める場合(1.6eV)の10分の1程度になってしまう。これは、Si原子の占めるサイトを制御することの重要性を示す。
次に、ヘテロ界面の両側に、それぞれ、p形およびn形のδドーピングを行い、バンド不連続量を制御する方法を検討した。まず、GaAs(311)A面上にSiをδドープした試料をMBE成長すると、基板温度が480度よりも高温ではp形に、これよりも低温ではn形になることを明らかにした。これは、GaAs(311)A面上のMBE成長により、サイトを制御してSiを挿入できることを示す。さらに、これを応用し、GaAs(311)A基板上にGaAs/AlAsヘテロ構造をMBE成長し、ヘテロ界面の両側にSi δドーピング層を設け、基板温度を変化させることにより、p形とn形のδドーピング層を挿入し、バンド不連続を変える実験を行った。XPS測定により、2層のδドーピング層を有するヘテロ接合において、実質的なバンド不連続量が約0.7eV程度変化していることがわかった。
本研究では、以上のように、現在の結晶成長技術では、ヘテロ界面に単一の挿入層を入れるだけでは不十分であるが、2回に分けて挿入層を形成し、その成長条件を工夫することにより、バンド不連続の制御が可能であることを示した。
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[Publications] T.Saito: "Band Discontinuity and Effects of Si-Insertion Layer at (311)A GaAs/AlAs Interface" Solid State Electronics. (to be published). (1994)
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[Publications] Y.Hashimoto: "Roles of Si-Insertion Layer at GaAs/AlAs Heterointerface determined by X-ray Photoemission Spectroscopy" J.Vac.Sci.Tech. (to be published). (1994)
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[Publications] K.Agawa: "Electrical Properties of Heavily Si-doped GaAs Grown on (311)A GaAs Surfaces by Molecular Beam Epitaxy" Proceedings of 20th Int'l Symp,GaAs and Related Compounds. (to be published). (1994)
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[Publications] 橋本 佳男: "半導体ヘテロ界面のバンド不連続量の測定とその制御" 応用物理. 63. 116-123 (1994)
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[Publications] 斎藤 敏夫: "(311)A GaAs/AlAsヘテロ界面のバンド不連続量の人工的制御" 電子情報通信学会技術研究報告. ED93. 53-57 (1993)
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[Publications] 生駒 俊明: "半導体ヘテロ界面におけるバンド不連続の人為的制御" 生産研究. 45. 21-24 (1993)
