電荷中性化したGaAs表面上へのZnSe分子線成長

1999 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, 助手 (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 / XPS / X線回折 / PL / PLトポグラフ

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。本年度は以下のようなことを行った。
1.GaAs(110)微傾斜基板上(GaAs(110)6B)にGaAs層を成長させ、得られたGaAs表面におけるAs被覆率の変化をX線光電子分光法(XPS)で測定し、ZnSe成長後X線回折でZnSe/GaAs界面の急峻性を比較した。その結果、Ga:Asがほぼ1:1のGaAs表面へZnSeを成長した試料において、界面の急峻性を示すペンデル縞が強く観測された。
2.次にGaAs(100)および(110)6B基板上にZnSe/ZnCdSe量子井戸構造を形成し、PLトポグラフを用い、欠陥のふるまいを比較した。室温において、He-Cdレーザを100μm位まで集光して試料に照射し、PL像を顕微鏡を用いて観察した。どの試料においても、光学顕微鏡像では見られない暗黒部が観察された。(100)表面から<100>と<110>へ伸びる暗黒線が観察された。これらの線は<100>へ伸びているのは部分転位、<110>のはミスフィット転位によると思われる。また、これらはレーザを照射することによりのびていくことが観察された。一方、(110)6Bでは<110>へ伸びる転位と思われる暗黒線のみが観測されたが、これが伸びる現象は観察されなかった。
以上のことから、ZnSeの成長前のGaAs(110)6B表面を最適化し、急峻なZnSe/GaAs界面が得られた。PLトポグラフでは(100)と(110)6Bとで転位の入り方に違いが見られ、特に(100)において欠陥の動く様子が観察された。

Research Products

• [Publications] Kenzo Maehashi: "Molecular Beam Epitaxial Growth of ZnSe Films on Vicinal GaAs(110) Substrates"Japanese Journal of Applied Physics. 38・3A. 1339-1342 (1999)
• [Publications] Kenzo Maehashi: "Formation of the Charge Balanced ZnSe/GaAs(110) Interfaces by Molecular Beam Epitaxy"Journal of Crystal Growth. 201/202. 486-489 (1999)
• [Publications] Kenzo Maehashi: "Formation of Self-Organized CdSe Quantum Dots on ZnSe(100) Surfaces by Molecular Beam Epitaxy"Applied Surface Science. (2000)
• [Publications] Yasuhiro Murase: "Temperature dependence of photoluminescence spectra of self-organized CdSe quantum dots"Journal of Crystal Growth. (2000)
• [Publications] Takeshi Ota: "Micro-photoluminescence from CdSe quantum dots"Journal of Crystal Growth. (2000)
• [Publications] Kenzo Maehashi: "Photoluminescence core-level excitation of CdSe quantum dot structures"Journal of Crystal Growth. (2000)