2018 Fiscal Year Research-status Report
Evaluation and control of defects in LTG GaAs-related alloy semiconductors for photoconductive antenna of THz wave excited by near infra-red light
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17K05044
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
上田 修 金沢工業大学, 工学研究科, 教授 (50418076)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
富永 依里子 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (40634936)
塩島 謙次 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (70432151)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | テラヘルツ波 / 光伝導 / アンテナ / 混晶半導体 / InGaAs / 析出物 / 欠陥 / 透過電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は、研究計画に沿って研究を進め、以下の成果が得られた。
(1) 今年度は、やや高い温度（200-220℃）で単結晶InGaAs薄膜を成長させ、高温熱処理した場合の欠陥について評価した結果、BeドープしたInGaAs薄膜では、特に顕著な欠陥は観察されなかったのに対し、アンドープInGaAs薄膜では、5-7 nm径のAs析出物が観察された。また、析出物はInPとの界面近傍に多く形成され、結晶表面に向かい徐々に密度が低下することを明らかにした。さらに、GaAs系の新奇な混晶半導体においてもAs析出物の形成を確認できた。これらの結果から、薄膜中への以下の各欠陥の導入・制御が可能となった：a) ミスフィット転位; b) As析出物; c) 双晶を含む柱状組織（当初の目標の一つをクリア）（上田、富永）。
(2) 今年度は、昨年度に実証かつ双晶形成を明らかにしたInP(001)基板上のInGaAsの固相成長を利用し、イオン注入によって表面付近を一部アモルファスとした単結晶InGaAs上のInGaAs層の熱処理による再結晶化を確認した。InP基板上の結果と同様に、この場合も双晶が形成されていることを確認した。また、GaAs系の新奇な混晶半導体の分子線エピタキシャル (MBE) 法による低温成長にも着手し、その結晶成長条件最適化の方向性を明らかにした。（富永）
(3) 昨年度は、新奇開発の界面顕微光応答法が、低温成長InGaAs薄膜の評価が可能であることを示した。また、波長1.3および1.55μmのLD光源を導入し、InGaAsから光電流が得られることを確認できた。今年度は、半導体上に形成した電極の劣化機構の評価を行った。その結果、GaN、SiCおよびα-Ga2O3上の電極に電圧を印加して、劣化機構の解明を行い、それぞれの材料に固有の電極の劣化機構を明らかにした（塩島）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
以下の通り、平成30年度の研究計画に関して、ほぼ計画通りに進捗しているため。
InGaAs薄膜中の欠陥評価に関しては、成長条件、成長する混晶材料のドーピングの有無などにより、単結晶または多結晶状態の制御、いくつかの欠陥種を独立して形成・制御できる技術を確立できた。これにより、本課題の目標の一つを早期にクリアできた。
また、固相成長を利用したInGaAs中の結晶欠陥制御ならびにGaAs系の新奇な混晶半導体のMBE成長条件最適化を進めることもできた。
さらに、界面顕微光応答法によるInGaAs上の金属電極との界面の劣化評価に先立って、GaN、SiCおよびα-Ga2O3に関しては、多くの劣化メカニズムを明らかにした。最終年度は、本方法を、本格的にInGaAsおよび関連混晶半導体に適用していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、研究が計画通り進んだため、次年度も計画に沿って進めて行く。
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| Causes of Carryover |
前年度予定していた、TEMおよび関連実験のための金沢出張（東京-金沢、上田）および広島出張（東京-広島、上田）の回数が当初計画より少なかったため、旅費の未使用額が生じた。次年度は、TEM実験対象の試料の増加に伴い、TEM関連の実験の頻度が増加するため、この未使用分は、そのための旅費に充当させる予定である。
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Research Products
(19 results)
