2018 Fiscal Year Annual Research Report
Controlling N distribution in dilute nitride semiconductor materials by atomic layer epitaxy
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16K17515
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
鈴木 秀俊 宮崎大学, 工学部, 准教授 (00387854)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 希薄窒化物半導体 / III-V族半導体 / 原子層エピタキシー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、希薄窒化物半導体であるGaAsN膜中の窒素(N)原子の空間分布と、エネルギーバンド中にN原子が作るN局在準位(E_N)との関係を明らかにし、E_Nの変化が電気特性に与える影響を明らかにする事を目的とした。
本材料系は、GeやSiに格子整合可能でバンドギャップが制御可能な材料として期待されているが、N原子の導入によりキャリアの移動度等の電気特性が大きく低下してしまう問題がある。この原因の一つとして、N原子分布の不均一が指摘されているが、実際に膜中の分布観察は困難である。
本研究では、まず、N原子の分布を明示的に変化させたGaAsN薄膜の成長を試みた。原子層エピタキシー法を用い、GaAsNの1ML成長に対してGaAsを任意の層数導入した成長を繰り返す事で、N原子が成長方向に対して一定間隔で分布する超構造を作製し、N分布を意図的に制御した薄膜試料の作製を行った。この時、膜中の平均N組成を同一にするために、中間のGaAs層数に応じてGaAsN層に１MLあたりのN組成を大きくした。作製した試料は、X線回折測定により、平均N組成および膜厚がほぼ同じでで、ほぼ設計した原子層の位置にN原子が分布している事を確認した。
次に、作製した試料のキャリア移動度をホール効果測定により評価した。この際、移動度に対するN原子起因の影響と他の影響を分離するため、温度依存性を測定し、キャリアに対する散乱過程を分離した。この結果、N分布の偏りが最も大きな薄膜で、測定温度の1/2乗(T^1/2)に比例する散乱が増加した。T^1/2に比例する散乱はN原子起因として報告されている。以上の結果は、N原子の分布が、電気特性に影響を与える事を直接支持する結果である。
研究途中の装置不具合等により、大きな目標であったE_Nの測定は間に合わなかったが、試料準備が完了しており、近日中に測定し報告を行う予定である。
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Research Products
(2 results)
