分子線エピタキシー技術を用いた半導体量子構造の新規作製法

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650001
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 真下 正夫 弘前大学, 理工学部, 教授 (30292139)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 正洋 筑波大学, 物理工学系, 講師 (80282333) ; 小豆畑 敬 弘前大学, 理工学部, 助手 (20277867) ; 鈴木 裕史 弘前大学, 理工学部, 助教授 (50236022)
• Keywords: 分子線エピタキシー / 量子構造 / 半導体 / 光電子半導体デバイス / エピタキシャル成長機構 / 昇華

Research Abstract

GaAs層の上にGaAsドットを形成し、特定範囲のAs_4フラックスを照射すると平滑表面を維持しながら昇華し、しかもGaAsドットに覆われた部分はその形状を保ったまま残り、柱状結晶が得られることが研究代表者によって見出された。その後、AlGaAs/GaAs超格子の上にGaAsドットを形成して昇華実験を行っても同様の結果が得られたが、基礎的検討のため比較的低温で昇華するInGaAs系で実験を行った。
基板温度を540℃〜680℃、III族フラックスのIn組成を0.1〜0.3の下で、GaAs(001)基板上にMBEによるInGaAsを成長する際のInの再蒸発について研究を行った。GaAsおよびInGaAsの成長速度はRHEED鏡面反射点の強度振動から求めた。再蒸発の活性化エネルギーはInGaAs/GaAsの歪みとともに減少し、InのInGaAsへの取り込まれ率も歪みが大きくなると減少する。InGaAs内の圧縮応力は引っ張り応力よりもInの取り込まれ率を減少させる効果への影響は大きいことが分かった。以上の結果は論文にまとめ、日本表面科学会誌およびJpn.J.Appl.Phys.にそれぞれ投稿し掲載された。
InGaAs/GaAs(001)の場合、格子不整合により臨界膜厚以上に2次元成長を行うことができない。本研究の目的であるInGaAsの量子構造作製には所望の膜厚と昇華温度に耐える膜構造が必要である。そこで、格子不整合に対して比較的条件のゆるいGaAs(111)A面上のInGaAs系の成長実験を開始した。InGaAs/GaAs(111)AおよびGaAs/InGaAs/GaAs(111)Aの成長を行い、臨界膜厚と表面モフォロジーの評価を検討した。

Research Products

• [Publications] Masao Mashita: "Indium Reevaporation during Molecular Beam Epitaxial Growth of InGaAs Layers on GaAs Substrates"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・7. 4435-4437 (2000)
• [Publications] 桧山善人: "MBEによるInGaAs成長中のIn再蒸発"表面科学. 21・8. 507-510 (2000)