マイクロチャネルエピタキシを用いたSi上無転位GaAsの成長とレーザーの試作

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555119
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 西永 頌 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10023128)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 太刀川 正美 日本電信電話株式会社, 光エレクトロニクス研究所光素子研究部, 主任研究員 ; 成塚 重弥 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (80282680) ; 田中 雅明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30192636)
• Keywords: マイクロチャネルエピタキシ / ヘテロエピタキシ / GaAs / Si / 面発光レーザ / 無転位結晶 / 分子線エピタキシ / 液相エピタキシ

Research Abstract

本年度は二つのマイクロチャネルからの横方向成長層が合体したときに形成される欠陥の問題、分子線エピタキシ(MBE)を用いたマイクロチャネルエピタキシおよびSi基板上に形成させたGaAsマイクロチャネルエピタキシ層を基板として面発光レーザ構造を製作し電流注入を行うための電極構造の改良に関する研究を行った。先ず合体における欠陥発生については、InPをモデル材料とし液相エピタキシを用いて調べた。欠陥発生は合体が2点から始まる場合と一点から始まる場合で異なることが予想されるので、平行ラインシードの場合と、互いにある傾きを持った二つのラインシードからの合体を調べた。すると後者の場合は欠陥(転位)は発生せず、前者の場合には転位が発生することが明らかとなった。
次にMBEを用いたマイクロチャネルエピタキシを試みた。通常のMBEでは選択成長が困難であること、横方向成長が困難であることから、本研究ではGa、Asの分子線を基板に対し低角度で入射する方法を新たに開発した。これにより選択成長が容易になり、かつ横方向成長も可能となった。くわしい実験の結果、マイクロチャネルの方向を低指数方位から10°程度傾け、Ga、Asビームをマイクロチャネルに垂直に入射するのが最も横方向成長を効果的に行うのに良い。さらにSi基板上にGaAsを成長させたものを基板としMBEでマイクロチャネルエピタキシを行ったところ、横方向成長が可能であることが判明した。
液相エピキタシを用いたマイクロチャネルエピタキシではSi基板上に広い無転位領域を持つGaAs層が得られているので、この上に面発光レーザ構造を作製し、光をとり出す部分の電極構造を工夫し、電流注入と光のとり出しを可能にすることに成功した。

Research Products

• [Publications] G.Bacchin and T.Nishinaga: "A new approach for lateral growth by molecular beam epitaxy : low angle incidence microchannel epitaxy"Extended Abstracts of the 18th Electronic Materials Symposium. 221-224 (1999)
• [Publications] T,Nishinaga: "Microchannel Epitaxy-Growth of dislocation-free layers on highly mismatched substrate Lectuer Notes"First Inernational School on Crystal Growth and Advanced Materials in Brazil. 146-154 (1999)
• [Publications] Zheng Yan,Shigeya Naritsuka and Tatau Nishinaga: "Interface supersaturation in microchannel epitaxy of InP"Journal of Crystal Growth. 203. 25-30 (1999)
• [Publications] G.Bacchin and T.Nishinaga: "A detailed camparison of the degree of selectivity,morphology and growth mechanisms between PSE/MBE and conventional MBE"Journal of Crystal Growth. 198/199. 1130-1135 (1999)
• [Publications] S.Naritsuka,T.Nishinaga: "Liquid-phase epitaxy(LPE) microchannel epitaxy of InP with high reproducibility achieved by predeposition of In thin layer"J.Crystal Growth. 203. 459-463 (1999)
• [Publications] G.Bacchin,T.Nishinaga: "A new way to achieve both selective and lateral growth by molecular beam epitaxy : low angle incidence microchannel epitaxy"Journal of Crystal Growth. 208. 1-10 (2000)
• [Publications] Z.Yan,S.Naritsuka,T.Nishinaga: "Two-dimmensional numerical calculation of solute diffusion in microchannel epitaxy of InP"Journal of Crystal Growth. 209. 1-7 (2000)