1999 Fiscal Year Annual Research Report
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11355002
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
櫻井 利夫 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20143539)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 隆央 科学技術庁金属材料技術研究所, 第二研究室, 室長
薜 其坤 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90270826)
長谷川 幸雄 東京大学, 物性研究所, 助教授 (80252493)
藤川 安仁 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (70312642)
小林 力 株式会社 アルバックファイ, 主任研究員
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| Keywords | 走査トンネル顕微鏡 / 分子線エピタキシー / ウルツ鉱型GaN / 表面再配列構造 |
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| Research Abstract |
本研究では、走査トンネル顕微鏡(STM)や反射高速電子回折(RHEED)ならびに第一原理計算から求められる化学ポテンシャルを用いて、ウルツ鉱型GaN表面上でGa終端の場合とN終端の場合ついて、表面の最安定構造を明らかにすることを目的とした。GaNの成長基板として、Si終端の6H-SiC(0001)、C終端の6H-SiC(0001)ならびにサファイア基板上でMOCVD成長したGaN薄膜を使用した。薄膜成長は窒素プラズマ発生装置を備えた分子線エピタキシー槽で行われた。主な研究成果は以下のものである。
1.6H-SiC基板をはじめに水素でエッチングした後、超高真空中でSiエッチングするという二段階の表面処理を施すことにより、原子レベルにおける平坦な清浄表面を得ることが可能であり、その基板上で、高品質のGaN薄膜成長が可能であることが明らかになった。(Appl.Phys.Lett)
2.Si終端の6H-SiC(0001)を基板として用いた場合、エピタキシャル成長したウルツ鉱型GaNの最表面はGa原子で終端されることが判明した。他にも2x2、4x4、5x5、5√<3x2>√<13>、√<7x>√<7>、10x10、1x1、流動的(fluid)Ga構造等が求められた。最も重要である2x2と4x4の表面再配列構造についてSYMと化学ポテンシャル計算から、その表面原子構造を決定した。(Phys.Rev.Lett)
3.C終端の6H-SiC(0001)を基板としてGaNを成長させた場合、Nで終端した表面を得ることができ、原子再配列構造はGa終端面とは異なることが判明した。これらの表面構造は、6x6、c(2x16)、2√<7x2>√<7>である。これらの再配列構造はGaのアドアトムに起因するものであることが明らかになった。(Phys.Rev.B)
今後、GaN表面上で塩素、臭素などのハロゲンガスを用いて、原子スケールでのドライエッチング現象の解明などを行う予定である。
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Research Products
(3 results)
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[Publications] Q.Z.Xue: "High quality GaN thin film growth on 6H-SiC (0001) substrate prepared by a two-stop method"Appl. Phys. Lett.. 74. 2468-2470 (1999)
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[Publications] Q.Z.Xue: "Structures of GaN (0001) 2x2, 4x4 and 5x5 surface reconstructions"Phys. Rev. Lett.. 82. 3074-3077 (1999)
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[Publications] Q.Z.Xue: "Atomistic investigation of various GaN (0001) phases on the 6H-SiC (0001) surface"Phys. Rev. B. 59. 12604-12611 (1999)
