GaN/AlGaN微細六角錐列の作製とその電子・光物性に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450117
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 澤木 宜彦 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70023330)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 雅史 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (20273261)
• Keywords: 窒化物半導体 / GaN / 微細構造 / 選択成長 / TEM / ホトルミネッセンス / カソードルミネッセンス / 励起子

Research Abstract

GaNは量子デバイスへの応用が期待されているが、微細構造作製技術は未熟で、特に、サイズの制御性、結晶品質、電子・光物性の詳細は不明である。本研究は、MOVPE法によるサファイア並びにシリコン基板上への選択成長を用い、その電子・光物性の成長条件依存性、サイズ依存性、ならびに結晶性の詳細な評価を行って、成長機構の解明と条件の最適化を達成することを目的としている。本年度は次の成果を得た。
1.サファイア基板上への選択成長により、ファセット面の安定化、特にC面の均質化には成長初期の成長核の均一形成が必須であることを明らかにした。
2.透過電子顕微鏡観察により、基板との界面で発生した転位(貫通転位)は側壁のファセット面と出会うと横に逸れ、頂上のC面には到達しないことを明らかにした。
3.選択成長した結晶の光学スペクトルの黄色帯発光は極めて弱く、光学的に優れていることを示唆した。また、バンド端発光のピークエネルギはシリコン基板上では長波長側にサファイア基板上では短波長側にシフトした。これは、熱膨脹係数差による二軸性歪みが主な原因であることが分かった。
4.結晶のバンド短発光には、選択成長に用いたシリコン酸化膜を起源とすると考えられる酸素の不純物ピークが観測されたものの、シリコンのピークは顕著には現れなかった。また、カソードルミネッセンススペクトル強度分布の評価により、束縛励起子に起因する特性ピークはマスク上に横方向成長した部分で顕著であり、不純物取り込みが成長モードにより異なることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Y.Kawaguchi: "Selective area growth and epitaxial lateral overgrowth of wurtzite GaN on (111)Si substrate by metalorganic vapor phase epitaxy"Institute of Physics Conference Series. 162. 687-692 (1999)
• [Publications] H.Sone: "Optical and crystalline properties of epitaxial-lateral overgrown GaN using tungsten mask by HVPE"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. L356-L359 (1999)
• [Publications] J.Holst: "Time-resolved microphotoluminescence of epitaxial laterally overgrown GaN"Appl. Phys. Lett.. 75. 3647-3649 (1999)
• [Publications] Y.Kawaguchi: "Influence of ambient gas on the epitaxial lateral overgrowth of GaN by MOVPE"Phys. Stat. Sol.(a). 176. 561-565 (1999)
• [Publications] Y.Kawaguchi: "Selective area growth of GaN on stripe patterned (111)Si substrate by MOVPE."Phys. Stat. Sol.(a). 176. 553-556 (1999)