AIGaAsバッファー層を用いた立方晶GaNのMBE成長

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650335
• Research Institution: Teikyo University of Science & Technology
• Principal Investigator: 木村 龍平 帝京科学大学, 理工学部, 助教授 (80161587)
• Keywords: 窒化ガリウム / アルミニウムガリウム砒素 / 分子線エピタキシー法 / 立方晶 / バッファー層 / 窒化

Research Abstract

AlGaAsバッファー層表面を窒化する場合、窒化により形成されるAlNおよびA1GaNがGaNに比べて六方晶が成長しやすいという点に十分配慮しなければならない。これまでにA1組成17%のA1GaAsバッファー層上で立方晶相を維持した良好な表面窒化を得ているが、今年度はA1GaAsバッファー層のAl組成や表面窒化条件を変化して窒化状態に与える影響を調べた。その結果、Al組成を40%にまで高めると、どのような窒化条件でもその窒化面は六方晶あるいは六方晶を主体とした多結晶を示し、立方晶の窒化面は得られなかった。原子間力顕微鏡(AFM)による観察から、窒化の進行と共にその表面粗さが著しく増大していることから、(111)ファセットの現出による、[111]にc軸の立つ六方晶が支配的に結晶成長していると考えられた。一方、Al組成を低下していくとGaAs表面を窒化したときに観察される大きな結晶島の散在する表面構造に漸近していった。この場合、RHEED観察から六方晶と立方晶が同程度に混在した窒化面が形成されていると考えられた。次に窒化条件について検討を行った。表面窒化条件の検討はAs抜けなど副次的な悪影響が生じないよう基板温度などに配慮し行った。その結果、窒化時間とRFパワーに対する窒化表面状態の変化は同様な傾向を示し、窒化の進行と共にAlGaNの初期核形成から大きな結晶核への成長へと変化していくことが明らかになった。この窒化の進行中に一時的に非常に平滑な表面から構成される特殊な表面構造が現れることが観察され、このときに最も相純度の高い立方晶相による窒化が得られることが明らかとなった。以上から立方晶相を維持した良好な窒化面は窒化初期に形成され、その窒化条件は極めて限定されることが明らかになった(RFパワー300W、窒化時間10分)。

Research Products

• [Publications] R. Kimura: "High purity cubic GaN grown on a AlGaAs buffer layer by molecular beam epitaxy"Proc. of the 4th Symp. on Atomic- Scale Surface an Interface Dynamics, Tsukuba (2000). (To be published). (2000)
• [Publications] R. Kimura: "High qulity epitaxial growth of h-GaN on Al_2O_3(0001) and c-GaN on GaAs(100) by molecular beam epitaxy"Proc. of ISBLLED2000 Berlin (2000). (To be published). (2000)
• [Publications] R. Kimura: "High phase purity cubic-GaN grown on GaAs(100) using AlGaAs buffer layer by molecular beam epitaxy"Proc of 3rd German-Japan joint workshop on ntride semiconductor, Berlin (2000). (To be published). (2000)
• [Publications] R. Kimura: "High purity cubic GaN grown on a AlGaAs buffer layer by molecular beam epitaxy"Proc. of 7th Int. Conf. on Chemical Beam Epitaxy and Related Growth Technique, Tsukuba (1999 ). 103-104 (1999)
• [Publications] R. Kimura: "High purity cubic GaN grown on a AlGaAs buffer layer by molecular beam epitaxy"J.Crystal Growih (1999). (To be published). (1999)
• [Publications] R. Kimura: "High qulity epitaxial growth of hexagonal and cubic GaN thin films using new buffer layer by molecular beam epitaxy"Proc. of 2nd Japan-Korea joint workshop on short-wavelength semiconductor optolectronic devices and materials(1999). 1-10 (1999)