液相成長法によるGaN層の形成と高効率NEA素子への応用

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650354
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 助川 徳三 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30006225)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 雅和 静岡大学, 電子工学研究所, 助手 (50177929) ; 田中 昭 静岡大学, 電子工学研究所, 助教授 (50022265)
• Keywords: 窒化ガリウム / 液相成長 / 組成変換 / NEA

Research Abstract

ワイドギャップ半導体であるGaNは高効率のNEA(負の電子親和力)材料として有望な物質であるが、成長温度が高いために熱的に安定なサファイアなどの電気的に絶縁性である基板の上に成長されている。GaNデバイスの進展を図るために、本年度は導電性半導体基板上にGaNを成長させる技術の開発を進めた。
用いる手法は「組成変換法」である。まず、液相成長法によってGaP基板上に5μm厚のGaAsを成長させた。続いてそれを750℃以上の高温でアンモニアガスと接触させた。その結果、950℃以下の温度であればGaP基板は変化せず、GaAs層のみがGaNに変換できることが判った。X線回折の測定から、この変換GaNはデバイス化に有利な性質をもつ閃亜鉛鉱型の結晶構造であることが明らかになった。さらに入手の容易なシリコン基板の利用を考え、OEIC用に開発されているシリコン基板上のGaAsに対しても同様な実験をおこない、同様にGaNの形成を確認した。
このように組成変換法を用いて半導体基板上にCaNの層が形成できるようになったので、このGaN層を成長用下地として高品質GaNをエピタキシャル成長するための液相成長および気相成長の基礎的実験を進めた。液相成長用カーボンボ-ト中に置いた金属Gaとアンモニアとの反応によって成長原料となるGaNが生成できることを初めとする知見が得られており、新しい成長技術開発の見通しが得られた。

Research Products

• [Publications] Tokuzo Sukegawa: "Formation of zinc blende Gan using the conversion technique" Applied Surface Science. 117/118. 536-539 (1997)
• [Publications] 助川徳三: "組成変換法によるGaP基板上GaNの成長" 静岡大学電子工学研究所研究報告. 第32巻(印刷中). (1998)