2001 Fiscal Year Annual Research Report
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11450016
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| Research Institution | RIKEN (The Institute of Physical & Chemical Research) |
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Principal Investigator |
岩井 荘八 理化学研究所, 半導体工学研究室, 先任研究員 (40087474)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野村 晋太郎 筑波大学, 物理学系, 助教授 (90271527)
青柳 克信 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (70087469)
平山 秀樹 理化学研究所, 半導体工学研究室, 研究員 (70270593)
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| Keywords | III族窒化物半導体 / AlGaN / Mg-ドーピング / スーパーラティス / 有機金属気相成長法 / 紫外レーザー / 原子位置制御 / 原子層成長法 |
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| Research Abstract |
本研究では、不純物原子の原子層成長あるいは、原子ステップへのライン状成長を行うことにより、2種類あるいは数種類の不純物の原子を最接近配置させてドーピングを行い、各不純物原子間の相関を増強することによって、不純物準位の可変範囲を広く自由に制御することを提案する。この原子位置制御コドーピング技法を用い、活性化エネルギーの小さいコドードング準位をワイドバンドギャップ半導体において実現し、これまで不可能であった、高いキャリア伝導度を得ることが本研究の目的である。
MOCVD法を用いて原料のTMG、TMAおよびNH_3をパルス供給法を用いてGaNおよび、AlGaNを結晶成長を行った。原料の供給に同期してドーピング材料の(Cp)_2MgとTESiを供給し、MgおよびSiのドーピングを2種類のパルス供給法を用いて行った。
1)サファイア基板に成長させたAlGaNバッファー上に1000℃の成長温度でNH_3を連続供給し、2秒間のTMG供給と2秒間のパージを交互に繰り返しGaNを成長させた。TMG供給時に同期して(Cp)_2Mgを供給することによってMgのドーピングを行なった。(Cp)_2Mg供給量の最適な条件でドーピングしたp型GaNのhole濃度は7x10^<18>/cm^2であり、通常の連続供給法で成長したGaNのHole濃度2x10^<18>/cm^2に比べて高いhole濃度が得られた。hole濃度の温度依存性からMgの活性化エネルギーを求めた結果、連続供給の場合と比較してパルス供給の場合の活性化エネルギーが約2/3に減少する結果が得られた。
2)サファイア基板のAlN低温バッファー上に、TMGとNH_3とを1秒間供給し1秒間のパージ時間を置いて交互に俳給してGaNを成長させた。TMGと同期して(Cp)_2Mgを供給し、TMGのパージ時間にTESiを供給することによってMgとSiの同時ドーピングを行った。GaNの伝導性はTMG供給量に依存し、TMG供給量の少ない場合は絶縁性を示し、TMG供給量の多い場合には低抵抗のn型伝導を示した。TMG供給量が8μ mol/minの場合に低抵抗のp型GaNが成長し、2x10^<19>/cm^2の高いhole濃度が得られた。
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