2000 Fiscal Year Annual Research Report

溶質元素補給ゾーン成長法による均一組成を持った多元系バルク単結晶の開発

Research Project

Project/Area Number	11305001
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	中嶋一雄東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (80311554)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	宇治原徹東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60312641) 佐崎元東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60261509) 宇佐美徳隆東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20262107) 石川浩 (株)富士通研究所, 基盤技術研究所, 主席研究員宮下哲富山医科薬科大学, 医学部, 助教授 (00219776)
Keywords	溶質元素補給ゾーン成長法 / 多元系半導体バルク結晶 / その場観察 / SiGe
Research Abstract	組成が均一な多元系半導体バルク結晶を作製する技術は、格子定数、バンドギャップの選択肢を飛躍的に拡大する技術として期待されている。しかしながら、多くの多元系結晶の状態図から理解できるように、結晶組成は、成長温度に対し敏感に変化してしまうため、組成の均一な結晶を作製することは、極めて困難であった。本研究では、溶質元素補給ゾーン成長法と、独自に開発した成長界面の位置・温度の「その場観察」システムを利用し、成長界面温度の精密な制御により、均一組成を有するSiGeバルク結晶の作製を試みた。SiGeは、歪みを制御したSi系ヘテロ構造用基板や、GaAsへの格子整合基板として期待されている材料である。垂直に並べたGe単結晶、Ge多結晶、Si結晶を石英アンプルに真空封入し、温度勾配中に配置することにより、Ge多結晶及びGe単結晶の一部を融解させ、その融液中にSiを溶解・拡散させる。固液界面の過飽和を駆動力としてGe単結晶上にSiGe結晶を成長させた。アンプルを固定した場合の、界面位置の時間変化から、成長速度を見積もり、この速度とバランスさせて、アンプルを引き下げながら成長することにより、成長界面位置を一定に保ったまま、結晶成長を行うことに成功した。作製した結晶の組成分布を調べたところ、長さ20mm以上にわたって組成が均一なSi_<0.15>Ge_<0.85>バルク結晶が実現できていることが確認された。今後、任意の組成のSiGeバルク結晶や、InGaAsバルク結晶など、他の材料系へも、この手法を適用し、独自の基板とエピタキシャル成長技術の融合による機能性材料の創製へと展開していく。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] Y.Azuma et al.: "Growth of SiGe bulk crystal with uniform composition by directly controlling the growth temperature at the crystal-melt interface using in-situ monitoring system"J.Crystal Growth. (掲載予定).
[Publications] K.Nakajima et al.: "Effects of misfit dislocation and AIN buffer layer on the GaInN/GaN phase diagram of the growth modes"J.Appl.Phys.. 89. 146-153 (2001)
[Publications] K.Nakajima et al.: "Phase diagram calculation for epitaxial growth of GaInAs on InP considering the surface, interfacial and strain energies"J.Crystal Growth. 220. 413-424 (2000)
[Publications] N.Usami et al.: "SiGe bulk crystal as a lattice-matched substrate to GaAs for solar cell applications"Appl.Phys.Lett.. 77. 3565-3567 (2000)
[Publications] T.Ujihara et al.: "In-situ measurement of composition in high temperature solutions by the X-ray fluorescence spectrometry"Jpn.J.Appl.Phys. 39. 5981-5982 (2000)
[Publications] K.Nakajima et al.: "Thickness dependence of stable structure of Stranski-Krastanov mode in the GaPSb/GaP system"J.Grystal Growth. 209. 637-647 (2000)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

溶質元素補給ゾーン成長法による均一組成を持った多元系バルク単結晶の開発

Principal Investigator

中嶋 一雄 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (80311554)

Research Products

[Publications] Y.Azuma et al.: "Growth of SiGe bulk crystal with uniform composition by directly controlling the growth temperature at the crystal-melt interface using in-situ monitoring system"J.Crystal Growth. (掲載予定).

[Publications] K.Nakajima et al.: "Effects of misfit dislocation and AIN buffer layer on the GaInN/GaN phase diagram of the growth modes"J.Appl.Phys.. 89. 146-153 (2001)

[Publications] K.Nakajima et al.: "Phase diagram calculation for epitaxial growth of GaInAs on InP considering the surface, interfacial and strain energies"J.Crystal Growth. 220. 413-424 (2000)

[Publications] N.Usami et al.: "SiGe bulk crystal as a lattice-matched substrate to GaAs for solar cell applications"Appl.Phys.Lett.. 77. 3565-3567 (2000)

[Publications] T.Ujihara et al.: "In-situ measurement of composition in high temperature solutions by the X-ray fluorescence spectrometry"Jpn.J.Appl.Phys. 39. 5981-5982 (2000)

[Publications] K.Nakajima et al.: "Thickness dependence of stable structure of Stranski-Krastanov mode in the GaPSb/GaP system"J.Grystal Growth. 209. 637-647 (2000)

中嶋一雄東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (80311554)