超高圧下アニールにより成形したGaAs/Si構造中への長寿命レーザの試作

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555003
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 石原 宏 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (60016657)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片浜 久 住友金属工業(株), 未来技術研究所, 主任研究員 ; 會澤 康治 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (40222450) ; 徳光 永輔 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (10197882)
• Keywords: 超高圧 / 熱膨張率 / GaAs‐on‐Si / 弾性歪 / アニール

Research Abstract

MOCVD(有機金属気相成長)法で作製したGaAs‐on‐Si構造を、超高圧下でアニールすることにより、膜中に残留する熱不整応力を低減する方法について検討している。今年度はAr雰囲気中2万気圧(2GPa)でアニールして、GaAs膜中の残留歪を0にした試料について、真空中で再アニールした結果について検討した。この検討により、GaAs膜上にレーザ発振用のエピタキシャル成長層を形成する際の最適温度が決定できる。
まず、x線回折法を用いて膜の残留歪を検討した結果、アニール前には約1.5×10^<-3>あった引張り歪がほぼ0になっていることが確認できた。次に、アニール温度を200℃、300℃、400℃と変えて、それぞれ5分〜100分間のアニールを行った。この結果、歪の緩和は最初の約10分以内に起り、その後は100分間のアニールまで、残留歪はほとんど変化しなかった。また、歪の緩和量は200℃では1×10^<-4>程度であったが、400℃では3×10^<-4>程度であった。すなわち、超高圧下アニールにより残留歪をほぼ0にした試料を400℃で再アニールすると、歪が約20%元に戻ることが判明した。また、その時の膜の結晶性に関しては大きな変化は観測されなかった。
上記の結果に基づいて、来年度は400℃でGaAs‐on‐Si基板上にGaAs膜をホモエピタキシャル成長させレーザ発振用ダイオードとすることを検討している。

Research Products

• [Publications] Hiroshi Ishiwara and Tomohisa Hosino: "Crystalline quality of strain‐free GaAs‐on‐Si structures formed by annealing under ultrahigh pressure" Appl. Phys. Lett.66. 2373-2375 (1995)
• [Publications] Hiroshi Ishiwara, Tomohisa Hosino, Hisashi Katahama: "Formation of strain‐free GaAs‐no‐Si structures by annealing under ultrahigh pressure" Materials Chemistry and Physics. 40. 225-229 (1995)