シャッターシーケンス変調によるMBE成長Zn0の高品質化の研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17760259
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 藤田 実樹 早稲田大学, 理工学術院, 助手 (60386729)
• Keywords: 半導体 / エピタキシャル成長 / 結晶評価 / 光物性

Research Abstract

GaN基板上にZnOテンプレートの形成を試みた。GaN基板表面の酸化を防ぐ目的で、ZnO成長に先立ち薄いZn層を形成するため、Znの供給を行った。反射高電子線回折(RHEED)法を用いて基板表面を観察したところ、120℃の辺りでRHEEDパターンがスポットからストリークに変化した。このパターンの変化はZnが基板表面に付着したことを示しているが、長時間Znを供給し続けてもZnパターンには変化しなかった。そこでテンプレートの形成を行わずGaN上にZnOの結晶成長を行った。低温ZnOバッファ層を導入し、アニールを行うことにより、表面平坦性に優れたZnO薄膜を得ることに成功した。しかし、残留キャリア濃度は1018/cm3台と高い値を示しており、キャリアの更なる低減が必要である。また、X線回折測定結果から、ZnO薄膜は予期せぬ大きな引張り応力を受けて成長していることが分かっており、これと残留キャリア濃度の関係を調査中である。
その他に、現有の分子線エピタキシー成長装置を、MEE法におけるシャッターシーケンス制御が可能となるように改良を進めている。コストが安く、一般的に用いられているサファイア基板上にシャッターシーケンスを用いてZnOの作製を試みた。成長時の基板上へのZnの供給量を一定時間ごとに切り替えることにより、一定量を供給した場合に比べて残留キャリア濃度が低く、表面平坦性の良い結晶を得ることに成功した。