ワイドギャップ半導体純正結晶の電子的挙動と新規デバイスへの応用

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06044115
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 松波 弘之 京都大学, 工学部, 教授 (50026035)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): GERHARD Pens ユルランゲン大学, 応用物理研究所, 主幹研究員 ; WOLFGANG.J. チョイケ ピッツバーグ大学, 理学部, 教授 ; 木本 恒暢 京都大学, 工学部, 助手 (80225078)
• Keywords: シリコンカーバイド / エピタキシャル成長 / 不純物ド-ピング / フォトルミネセンス / 深い準位 / 結晶評価

Research Abstract

表面の原子ステップ密度を制御したSiC基板上に気相化学堆積法によりSiC単結晶を成長し、その成長層の評価と成長機構に関する研究を行い、以下の知見を得た。
・表面の原子ステップ密度を制御することにより、従来の方法より300℃以上低い温度で表面の平坦なSiC単結晶を得た。
・成長中に、NおよびAlを添加することによって、n型、p型の不純物密度を10^<15>〜10^<19>cm^<-3>の広い範囲で制御することに成功した。
・成長表面の吸着種の挙動を実験と理論の両面から解析し、成長機構を明らかにした。
・低温フォトルミネセンス測定の結果、強い自由励起子発光が観測され、この手法で作製したSiC成長層が非常に高品質であることが判明した。
・ホール効果の温度依存性を測定したところ、不純物補償が極めて小さいことが分かった。これは、SiC成長層が高純度であることを裏付けるものである。
・SiC成長層中の深い準位を評価し、その密度が10^<13>cm^<-3>と、非常に少ないことが判明した。
今後は、成長系の改造と成長条件の最適化によって、成長層中の残留不純物を現在の10^<15>cm^<-3>程度から、10^<13>〜10^<14>cm^<-3>に低減することが重要である。このような高純度結晶が得られれば、SiC本来の持つ物性の評価とデバイス応用の両面で極めて有用である。

Research Products

• [Publications] Hiroyuki Matsunami: "Progress in SiC epitaxy -Present and Future-" Inst.Phys.Conf.Ser.137. 45-50 (1994)
• [Publications] Hiroyuki Matsunami: "Nucleation and Step Dynamics in SiC Epitaxial Growth" Mat.Res.Soc.Sympo.Proc.339. 369-379 (1994)