反応性スパッタ法による密化III-V族半導体薄膜の作製及びその特性に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650312
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 宮崎 卓幸 群馬大学, 工学部, 助教授 (80110401)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾崎 俊二 群馬大学, 工学部, 助手 (80302454) ; 安達 定雄 群馬大学, 工学部, 教授 (10202631)
• Keywords: 窒化物半導体 / 反応性スパッタリング / 非晶質半導体 / 分光エリプソメータ / 誘電率 / 光学的性質 / バンドギャップ / 偏光分光解析

Research Abstract

GaAsN、InSbN、GaPN等のV族元素の窒素置換III-V族系化合物は、窒素組織を変え作製することにより、広範なバンドギャップを示す材料として、光学デバイスへの応用が期待される。しかし、現在、GaAsN、GaPNにおいて、窒素組成1%以下のものしか実現されておらず、この系の物性はほとんど解明されていない。今年度は、広範な窒素組成の制御が可能と考えて非晶質膜に注目し、広範な窒素組成を有するInSbN薄膜の作製と膜の光学特性を明らかにすることを目的として研究を行い、次の点を明らかにした。
1.化学的により活性な酸素元素の混入を少なくするため、低圧スパッタガンの作製を行った。
これにより10^<-4>Torrのスパッタ薄膜の作製を可能とした。
2.InSbをターゲットとし、ArとN_2のスパッタガス混合比をAr:N_2=1:0、9:1、1:1、0:1と変え、室温にてスパッタ薄膜を作製し、X線解析による結晶評価、分光エリプソメータ(SE)による光学特性の測定と測定スペクトルの光学モデルを用いた解析・評価を行った。その結果、
(1)作製したスパッタ膜はすべて非晶質体であった。
(2)膜の窒素組成によりSEスペクトルが大きく変化すること、光学ハンドギャップが、0.2 eV (Ar:N_2=1:0での作製膜)から1.4eV(Ar:N_2=0:1での作製膜)と大きく変化することが分かった。この結果は、報告されている結晶GaAsN、GaPNの光学ハンドギャップのボーイング特性と異なっている。
今後は、結晶性薄膜の作製も行い、非晶質薄膜との対比において研究を行う。また、GaAsNについても検討を行っていく。