電荷中性化したGaAs表面上へのZnSe分子線成長

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650010
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 前橋 兼三 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (40229323)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長谷川 繁彦 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (50189528) ; 中島 尚男 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20198071)
• Keywords: ZnSe / GaAs界面 / 電荷中性化 / GaAs(110)微傾斜基板 / RHEED / TEM / AFM / X線回折

Research Abstract

現在、ZnSe系II.VI族化合物半導体はGaAsなどに比べ、広い禁制帯幅を有するため、青色発光素子材料として大変注目されている。本研究の目的は、ZnSe/GaAs界面(ヘテロバレント界面)を電荷中性化することによって、原子レベルで急峻な理想的なZnSe/GaAs界面を形成し、欠陥のないZnSe薄膜を作製することである。さらに、界面を制御することによって、バンド不連続の大きさを変化させることである。本年度は以下のようなことを行った。
1. GaAs基板上にGaAsバッファ一層を成長できるようにするために、II-VIチャンバーにGaAs用のKセルを取り付けた。GaAs(110)微傾斜基板上にGaAsバッファ一層を成長した後にZnSeを成長させ、初期におけるRHEEDパターンを取り込み、成長初期から層状成長することが確認できた。
2. 得られたZnSe膜の表面TEM像をとり、内在する欠陥の種類、量測定した。その結果、GaAsバッファ一層を導入しない場合には、10^8cm^<-2>の欠陥が内在した。一方、GaAsバッファ一層を導入した場合には、欠陥密度はGaAsバッファ一層の成長温度に大きく依存することが明らかになった。成長温度が600℃の場合には10^8cm^<-2>程度の欠陥が存在するが、500℃の場合には10^6cm^<-2>以下にまで減少することができた。
3. 次にX線回折の測定を行った。GaAs220付近のロッキングカーブをとり、GaAsバッファ一層を500℃で成長したZnSe膜にのみ、界面の平坦性がよくなったときに現れるペンデル縞を得られた。
以上により、GaAs(110)微傾斜基板上にGaAsバッファ一層を低温で成長することにより、平坦で急峻なZnSe/GaAs界面が形成され、欠陥密度の非常に少ないZnSe薄膜が得られるζとを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Kenzo Maehashi: "Molecular Beam Epitaxial Growth of ZnSe Films on Vicinal GaAs(110)Substrates" Japanese Journal of Applied Physics. (1999)
• [Publications] Kenzo Maehashi: "Formation of the Charge Balanced ZnSe/GaAs(110) Interfaces by Molecular Beam Epitaxy" Journal of Crystal Growth. (1999)