超高速デバイス用低干渉型III-V族半導体・シリコンヘテロ接合の製作と電子物性制御

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650322
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 吉本 昌広 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (20210776)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松村 信男 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (60107357) ; 更家 淳司 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (90026154)
• Keywords: 窒化イリジウム / ヘテロ接合 / シリコン / 分子線エピタキシー / 結晶成長 / バンドオフセット / 光電子分光法

Research Abstract

本研究ではシリコンよりも大きな禁制帯幅をもつ窒化インジウム(禁制帯幅:1.9eV)をシリコン上に結晶成長する手法を確立し、窒化インジウム/シリコンヘテロ接合の電気的性質が、ワイドギャップエミッタとして用いうる良好なものであることを示すことにある。
分子線エピタキシー装置を用いてシリコン基板上に窒化インジウムを成長した.原料には金属インジウムと窒素ガスを用いた。窒素ガスは高周波プラズマ(13.56MHz)で分解し、励起活性種として基板に供給した。成長温度は500℃とした。成長表面は鏡面を示し、電子線回折法の結果から、成長層は六法晶のc軸または立方晶[111]方向に配向性をもった多結晶であった.成長層のX線回折測定から求まる格子定数は,六方晶と仮定するとc=0.571nmであった。成長層の透過反射測定から,禁制帯幅は1.93eVと求まった.これらの値は窒化インジウムの報告値と一致しており、平坦性の良い窒化インジウムが得られた。成長層はn形で、室温におけるキャリア濃度は2.9×10^<20>cm^<-3>であった。シリコン基板上に4nm程度の極薄膜窒化インジウムを成長しXPS測定により、Si-InN接合界面における価電子帯側のバンドオフセットを測定した。シリコンの価電子帯は,窒化インジウムのそれより,1.49eV真空準位側と見積もれる。Si-InN異種接合は正孔に対する障壁となりうるバンド構造といえる。