1998 Fiscal Year Annual Research Report

分子線エピタキシー法によるIII-V族窒化物半導体共振器型紫外線受光デバイスの開発

Research Project

Project/Area Number	09650388
Research Institution	Sophia University
Principal Investigator	岸野克巳上智大学, 理工学部電気電子工学科, 教授 (90134824)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	野村一郎上智大学, 理工学部電気電子工学科, 助手 (00266074) 菊池昭彦上智大学, 理工学部電気電子工学科, 助手 (90266073)
Keywords	ガリウムナイトライド / アルミニウムナイトライド / 共振型受光素子 / 分子線エピタキシー / シャッター制御法 / 紫外線受光素子 / 窒化物半導体 / 多層膜反射鏡
Research Abstract	RFラジカル窒素を原料とする分子線エピタキシー(RF-MBE)法による共振型紫外線受光素子開発を目的とし、GaN結晶の高品質化、高速度成長、伝導性制御、及びInGaN/GaN多重量子井戸活性層等の要素技術を確立した。 1. MEE法によるGaNの高品質化 Ga原子の表面拡散を促進するMigration Enhanced Epitaxy(MEE)法によりGaNを成長した。Ga供給時間を変えてGaNを成長したところ、窒素過剰条件下ではピットなどの無い良好なモホロジーが得られた。MEE法は成長速度が0.3μm/hr以下と遅いため、MEE-GaNをバッファ層として用い、その上にGaと窒素を同時に供給する通常のMBE法により1.4μm/hrの成長速度でGaNを成長した。SiドープGaNの室温移動度は372cm^2/Vs(キャリア密度1.2x10^<17>cm^<-3>)と、MBE法でAl_2O_3基板上に成長したGaN結晶としては最高レベルの値が得られた。室温ホトルミネッセンス半値全幅も31meVと極めて狭く、高品質なGaNの結晶成長が可能であることを示した。 2. 2.6μm/hr高速度GaN成長基板面への活性窒素の供給量を増加することにより、2.6μm/hrというMBE法では世界的にも例を見ない高速度でGaN結晶成長を行った。高速度で成長したGaN結晶の品質は、電気的・光学的特性から見ても成長速度の遅い場合に比べて遜色の無い良好なものであり、MBE法による厚膜光デバイスの作製が可能であることが示された。 3. 低抵抗p型伝導性制御 GaとMgを連続照射中に、活性窒素を2秒間供給し1秒間供給を止めるシャッター制御法を用いてp型GaNを成長した。等価的なV/III族供給比を最適値に維持しながら、窒素供給時はMgの取込みが促進される窒素過剰条件での成長となるため、750℃という比較的高い成長温度でもp型GaNが成長可能となりp型キャリア濃度2x10^<17>cm^<-3>、抵抗率3.8Ωcmという良好な特性が得られた。 4. InGaN/GaN多重量子井戸構造共振器型紫外線受光デバイスの活性層となるInGaN/GaN多重量子井戸構造をシャッター制御法で作製することにより、基板温度750℃という高温でもInの取込みが確認され、活性層界面での成長中断を行わずに光デバイスの作製が出来る可能性を示した。X線回折では明瞭な高次回折ピークが見られ、良好な界面と周期性を有するMQW構造が得られた。

Research Products
(13 results)

All Other

All Publications (13 results)

[Publications] A.Kikuchi el al.: "Shutter control method for control of al contents in AlGaN quasi-ternary compounds grown by RF-MBE" Journal of Crystal Growth. 189/190. 109-113 (1998)
[Publications] N.Fujita et. al.: "Epitaxial growth of GaN with a high growth rate of 1.4μm/hr by RF-radical source molecular beam epitaxy" Journal of Crystal Growth. 189/190. 385-389 (1998)
[Publications] K.Kishino et. al.: "High-Speed GaN growth and compositional control of GaN-AlGaN superlattice quasi-ternary compounds by RF-radical source molecular beam epitaxy" IEEE J.Selected Topics in Quantum Electronics. 4. 550-556 (1998)
[Publications] K.Kushi et al.: "High-speed growth of device-quality GaN and InGaN by RF-MBE" Material Science and Engineering:B. (1999)
[Publications] K.Kushi et. al.: "High-speed growth of device-quality GaN and InGaN by RF-MBE" Book of Abstract E-MRS 98,Strasbourg,France. L-V.3. L-7 (1998)
[Publications] H.Sasamoto et. al.: "Effect of initial process in formation of grain structure in GaN growth by RF-MBE" Proc of 2nd Int.Symp.on Blue LD and LED,Kazusa,Chiba. 520-530 (1998)
[Publications] S.Nakamura et al.: "2.6um/hr high speed growth of GaN by RF-radical molecular beam epitaxy" 16th Semiconductor Laser Symposium(International). 8 (1998)
[Publications] 杉原大輔他: "RF-MBE法によるMEE成長バッファ層を用いたGaNの高速度成長" 電子情報通信学会 Technical Report of IEICE. ED98-137. 25-32 (1998)
[Publications] 菊池昭彦他: "ナイトライド系発光デバイスの最近の動向とRF-分子線エピタキシー法によるGaNの高速度成長技術" 電気学会光・量子デバイス研究会資料. QED-98-5. 1-7 (1998)
[Publications] 杉原大輔他: "RF-MBE法によるMEE GaNバッファ層上のGaN:Si成長" 第59回応用物理学会学術講演会. 17p-YB-12 (1998)
[Publications] 佐々木一他: "RF-MBE法によるGaNのグレイン構造形成に対する初期処理効果" 第59回応用物理学会学術講演会. 17p-YB-8 (1998)
[Publications] 杉原大輔他: "RF-MBE法によるGaN高速度成長とシャッター制御法" 第46回応用物理学関係連合講演会. 24p-L-4 (1999)
[Publications] 中村進一他: "RF-MBE法によるp型GaNとInGaN/InGaN MQWの成長" 第45回応用物理学関係連合講演会. 28p-L-14時24分 (1999)

1998 Fiscal Year Annual Research Report

分子線エピタキシー法によるIII-V族窒化物半導体共振器型紫外線受光デバイスの開発

Principal Investigator

岸野 克巳 上智大学, 理工学部電気電子工学科, 教授 (90134824)

Research Products

[Publications] A.Kikuchi el al.: "Shutter control method for control of al contents in AlGaN quasi-ternary compounds grown by RF-MBE" Journal of Crystal Growth. 189/190. 109-113 (1998)

[Publications] N.Fujita et. al.: "Epitaxial growth of GaN with a high growth rate of 1.4μm/hr by RF-radical source molecular beam epitaxy" Journal of Crystal Growth. 189/190. 385-389 (1998)

[Publications] K.Kishino et. al.: "High-Speed GaN growth and compositional control of GaN-AlGaN superlattice quasi-ternary compounds by RF-radical source molecular beam epitaxy" IEEE J.Selected Topics in Quantum Electronics. 4. 550-556 (1998)

[Publications] K.Kushi et al.: "High-speed growth of device-quality GaN and InGaN by RF-MBE" Material Science and Engineering:B. (1999)

[Publications] K.Kushi et. al.: "High-speed growth of device-quality GaN and InGaN by RF-MBE" Book of Abstract E-MRS 98,Strasbourg,France. L-V.3. L-7 (1998)

[Publications] H.Sasamoto et. al.: "Effect of initial process in formation of grain structure in GaN growth by RF-MBE" Proc of 2nd Int.Symp.on Blue LD and LED,Kazusa,Chiba. 520-530 (1998)

[Publications] S.Nakamura et al.: "2.6um/hr high speed growth of GaN by RF-radical molecular beam epitaxy" 16th Semiconductor Laser Symposium(International). 8 (1998)

[Publications] 杉原大輔 他: "RF-MBE法によるMEE成長バッファ層を用いたGaNの高速度成長" 電子情報通信学会 Technical Report of IEICE. ED98-137. 25-32 (1998)

[Publications] 菊池昭彦 他: "ナイトライド系発光デバイスの最近の動向とRF-分子線エピタキシー法によるGaNの高速度成長技術" 電気学会 光・量子デバイス研究会資料. QED-98-5. 1-7 (1998)

[Publications] 杉原大輔 他: "RF-MBE法によるMEE GaNバッファ層上のGaN:Si成長" 第59回応用物理学会学術講演会. 17p-YB-12 (1998)

[Publications] 佐々木一 他: "RF-MBE法によるGaNのグレイン構造形成に対する初期処理効果" 第59回応用物理学会学術講演会. 17p-YB-8 (1998)

[Publications] 杉原大輔 他: "RF-MBE法によるGaN高速度成長とシャッター制御法" 第46回応用物理学関係連合講演会. 24p-L-4 (1999)

[Publications] 中村進一 他: "RF-MBE法によるp型GaNとInGaN/InGaN MQWの成長" 第45回応用物理学関係連合講演会. 28p-L-14時24分 (1999)

岸野克巳上智大学, 理工学部電気電子工学科, 教授 (90134824)

[Publications] 杉原大輔他: "RF-MBE法によるMEE成長バッファ層を用いたGaNの高速度成長" 電子情報通信学会 Technical Report of IEICE. ED98-137. 25-32 (1998)

[Publications] 菊池昭彦他: "ナイトライド系発光デバイスの最近の動向とRF-分子線エピタキシー法によるGaNの高速度成長技術" 電気学会光・量子デバイス研究会資料. QED-98-5. 1-7 (1998)

[Publications] 杉原大輔他: "RF-MBE法によるMEE GaNバッファ層上のGaN:Si成長" 第59回応用物理学会学術講演会. 17p-YB-12 (1998)

[Publications] 佐々木一他: "RF-MBE法によるGaNのグレイン構造形成に対する初期処理効果" 第59回応用物理学会学術講演会. 17p-YB-8 (1998)

[Publications] 杉原大輔他: "RF-MBE法によるGaN高速度成長とシャッター制御法" 第46回応用物理学関係連合講演会. 24p-L-4 (1999)

[Publications] 中村進一他: "RF-MBE法によるp型GaNとInGaN/InGaN MQWの成長" 第45回応用物理学関係連合講演会. 28p-L-14時24分 (1999)