III-V-N型窒化物系混晶半導体の巨大ボウイング効果と物性応用

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450003
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 尾鍋 研太郎 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (50204227)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇佐美 徳隆 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (20262107) ; 白木 靖寛 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00206286) ; 呉 軍 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 (80313005)
• Keywords: III-V-N型窒化物混晶 / GaAsN / GaNAs / InGaAsN / 有機金属気相成長 / 混晶半導体 / 窒化物半導体 / 巨大ボウイング

Research Abstract

本年度は,III-V-N型混晶半導体のうちGaNAsおよびInGaAsNの有機金属気相成長および材料物性評価を進め、以下の成果を得た。
1.GaAsNの成長と評価
GaAs基板上のGaAsN混晶成長において、N濃度3.1%までのものについて良好な光学品質を実現した。発光エネルギーおよび吸収端エネルギーのN濃度依存性の解析から、ボウイングパラメタの値を確定するとともに、ボウイングパラメタが濃度依存性を有することを見出した。またフォトルミネッセンスの温度依存性の詳細な測定により、発光過程には、N原子のつくるバンド端近傍の局在準位が大きく関与することが判明した。
2.Nリッチ立法晶GaNAsおよびGaNPの成長と評価
GaAs基板上の立方晶GaN成長において、AsおよびPの添加と混晶化を試みた。X線回折、発光エネルギーのシフト、二次イオン質量分析などの方法により、現在までに約0.1%のAsおよびPの混入を確認した。GaN対する高濃度のAsおよびPの混入はGaAsおよびGaP側よりも多くの問題を含んでいることが判明している。
3.InGaAsN混晶の成長と評価
GaAs基板にほぼ格子整合するInGaAsN混晶の作製を進めた。As濃度12%N濃度1.5%付近の混晶に関して、発光特性が結晶の熱処理により大幅に改善することが見出された。また発光特性の温度依存性に特異なエネルギーのとびが見出さてておリ、局在準位との関連を含めて考察を進めた。

Research Products

• [Publications] K.Onabe 他: "MOVPE Growth and Luminescence Properties of GaAsN Alloys with Higher Nitrogen Concentrations"Phys,Stat.Sol (a). 176. 231-235 (1999)
• [Publications] H.Yaguchi 他: "Time-Resolved Photoluminescence of Cubic GaN Grown by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy"Phys,Stat.Sol (b). 216. 237-240 (1999)
• [Publications] J.Wu 他: "Selecticve Growth of Cubic GaN on Patterned GaAs (100) substrates by Metatalorganic Vapor Phase Epitaxy"Phys,Stat.Sol (a). 176. 557-560 (1999)
• [Publications] A.Nagayama 他: "Substrate Misorientation Dependence of the Hexagonal phase Inclusion in Cubic GaN Films Grown by Metalor"Phys,Stat.Sol (a). 176. 513-517 (1999)
• [Publications] 赤崎勇 他: "III族窒化物半導体"培風館. 280 (1999)