1993 Fiscal Year Annual Research Report
カソードルミネッセンスによる混晶半導体薄膜のバンドギャップの揺らぎの評価
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04650002
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| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
関口 隆史 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (00179334)
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| Keywords | カソードルミネッセンス / 混晶半導体 / バンドギャップ / 格子歪 / ヘテロ構造 / InGaAs / InGaAsP / 準安定状態 |
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| Research Abstract |
本研究は、カソードルミネッセンス(CL)法を用いて、1μm程度の位置分解能で発光スペクトルを測定することにより、微小領域における化合物半導体の組成比(Δx)と残留歪量(Δl)を定量的に評価することを目的としている。前年度では、ΔxとΔlのどちらか一方が変化している系を試料として、それぞれが発光に及ぼす効果を調べた。今年度は、局所的に組成比(Δx)と歪量(Δl)とが変化している(a)SiGe/Si薄膜、(b)InGaAsP/InP薄膜についてCL観察を行ない、発光スペクトルから両者を独立に評価する方法を模索した。
装置に関しては、今年度の課題であった(1)画像処理システムを構築した。これにより、検出器のノイズ除去をはじめ、画像同士の演算、高速フーリエ変換等が可能となり、CL像の定量的な評価が実現できた。また、(2)光電子増倍管を使ったフォトンカウンティングを、長波長側に拡張した(1.1μmまで)。
結果は、(a)SiGe/Si系において、残留歪によるバンドギャップ幅の異常低下を観察した。しかし、ミスフィット転位のある領域とない領域、即ち局所的な歪量の違い(Δl)による、束縛励起子のTOフォノンレプリカのピーク位置の変化は認められなかった。(b)低温液相成長法でInP基板上に成長させた4元系のInGaAsP薄膜の、相分離が生じて組成(Δx)が明らかに変化している領域でCL観察を行なったが、昨年度に発見した準安定な欠陥のために、CLではブロードなピークしか観察できず、スペクトル形状からΔxとΔlを分離して評価することはできなかった。
結論として、バンドギャップの局所的な変化は発光のピーク位置のずれとして容易に観察できるが、これより組成比(Δx)と歪量(Δl)を評価するには、スペクトルが明確な構造を持っていることが必要条件である。
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