組成変換によるInAsSb層の成長と中赤外受光素子への応用

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650376
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 田中 昭 静岡大学, 電子工学研究所, 助教授 (50022265)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 雅和 静岡大学, 電子工学研究所, 助手 (50177929) ; 助川 徳三 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30006225)
• Keywords: 混晶半導体 / 液相成長 / 組成変換 / 赤外受光素子

Research Abstract

本年度はInAs基板上へのInSbの成長実験をおこなった。溶媒には液相成長によく用いられるIn、およびSbと同じV族で、かつInSb溶解度の大きなBiを試みた。InSbの液相成長は通常350-400℃程度の低温が用いられるが、同様な温度領域でInAs基板を用いた本実験においては部分的な成長となった。このことは基板であるInAsと成長するInSbとの界面の遷移混晶層の形成が遅いことによると考えられる。この速度をあげるために成長温度を高くした。480℃で実験した結果、比較的良好な界面をもつInAs基板上InSbのヘテロ成長が得られ、成長温度の高温化が有効であることがわかった。この知見をもとにInやBi溶媒だけでなく、Bi-Sb溶媒からの成長も進行中である。
こうして高温からの成長で得られるInSb成長層は頗る厚い。したがって層厚の制御は降温幅でおこなうのではなく、溶液量の制御でおこなう必要がある。そこで液相成長用スライドボ-トを溶液量(溶液厚さ)制限機能付きボ-トに改良した。これによって層厚の制御が可能となり、InAsSbへの組成変換の実験へ進展している。
組成変換用の溶液にはIn-As-Sbの飽和溶液が必要であるが、この三元系の状態図の熱力学的解析結果から、変換混晶の組成を制御するためにはIn-As-Sb溶液の組成の微妙な調製が要求されることがわかった。Bi溶媒等を利用してこの点の改善を図っている。
以上のように本年度の研究によってInAs基板上へのInSb成長と組成変換の見通しが得られ、次年度のデバイスプロセスに向けての準備が進みつつある。