立方晶窒化物半導体ヘテロ構造による光および電子デバイス

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555002
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 尾鍋 研太郎 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (50204227)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黄 晋二 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50323663) ; 白木 靖寛 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00206286) ; 片山 竜二 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 (40343115)
• Keywords: 立方晶GaN / 立方晶AlGaN / GaN / GaAs / 窒化物半導体 / MOVPE / MBE / 選択成長 / RF-MBE

Research Abstract

本年度は、立方晶窒化物半導体薄膜の成長および評価に関し、以下に挙げる成果を得た。
1.有機金属気相成長(MOVPE)低欠陥立方晶GaNの微構造評価
透過電子顕微鏡による微構造評価により、1)AlGaAs中間層を挿入したGaAs(100)基板上の低欠陥立方晶GaN成長層の六方晶GaNの混在の発生形態および発生要因を明らかにした。2)微細パタンマスクを用いたGaN選択成長において、特定のパタン方位および成長温度において相純度の高い立方晶GaNが得られることを明らかにした。3)GaAs(111)基板上のGaN成長において、立方晶GaN緩衝層を介することにより、六方晶GaN層への貫通転位が大幅に低減し、かつほとんど無歪みの成長層が得られることを明らかにした。
2.有機金属気相成長立方晶GaN/GaAsヘテロ構造の電気伝導評価
GaAs(100)基板上の立方晶GaN/GaAsヘテロ構造の電気伝導において、ヘテロ界面の価電子帯側に大きなバンド不連続が存在することによりヘテロ界面への正孔の蓄積ともなうp型伝導が生じることを明らかにした。またこのような界面特性に伴う界面近傍の伝導経路の存在を、光バイアス光伝導測定法および光バイアスエレクトロリフレクタンス法などの測定手段を新たに開発することにより明らかにした。同時にヘテロ界面のバンド不連続構造の詳細を明らかにした。
3.GaNおよびInNのプラズマ励起MBE成長(RF-MBE)
窒素源としてN_2のRFプラズマ励起を用いたサファイアおよびGaAs基板上のGaNおよびInN成長を進め、六方晶および立方晶GaN、InNの成長特性を明らかにした。またこれらにより、立方晶AlGaN、InGaNなどの成長のための条件確立の見通しを得た。

Research Products

• [Publications] S.Sanorpim: "Effects of Growth Temperature in Selective-Area Growth of Cubic GaN on GaAs (100) by MOVPE"Journal of Crystal Growth. 237-239. 1124-1128 (2002)
• [Publications] S.Sanorpim: "Laterally Overgrown GaN on Patterned GaAs (001) Substrates by MOVPE"Physica Status Solidi (a). Vol.129,No.2. 446-453 (2002)
• [Publications] S.Sanorpim: "Reduction of Planar Defect Density in Laterally Overgrown Cubic-GaN on Patterned GaAs (001) Substrates by MOVPE"Physica Status Solidi (b). Vol.234,No.3. 840-844 (2002)
• [Publications] R.Katayama: "Photoconductivity and Electroreflectance Study of Cubic GaN/GaAs(001) Heterostructures by Optical-Biasing Technique"Physica Status Solidi (b). Vol.234,No.3. 877-881 (2002)