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2018 Fiscal Year Research-status Report

Realization of the novel THz devices based on control of defects in dilute bismide III-V compound semiconductor superlattice

Research Project

Project/Area Number 18K14140
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

富永 依里子  広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (40634936)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
KeywordsGaAs系半導体混晶 / 低温成長
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、光通信帯光源が利用可能なテラヘルツ(THz)波発生検出用光伝導アンテナの開発を行うことを目的としている。今年度は、その候補材料として研究代表者が取り組んでいるビスマス(Bi)系III-V族半導体の分子線エピタキシャル(MBE)成長装置を用いた低温成長に取り組んだ。

当該年度前半は、まず成長条件の探索を行うため、国内外の研究グループから報告されている文献調査を行った。Bi系III-V族半導体のMBE成長時におけるフラックス比、成長温度を丹念にグラフ化した。これは、研究代表者が当該半導体で従来ほとんど取り組まれてこなかった300 ℃以下の低温成長を行おうとしているためである。この調査の結果、成長温度を下げるほどAsフラックス量を通常よりも減らさなければならないことが判明した。これにより、今後、低温成長時のBi系III-V族半導体の表面状態を詳しく評価するという新たな研究内容を見出すこともできた。この得られた知見に基づき、当該年度後半は、実際にMBE成長を行った。試料をX線回折法(XRD)、ラザフォード後方散乱法(RBS)、走査型電子顕微鏡(SEM)で評価した結果、結晶内にBiが取り込まれていることを確認した。しかし、表面にGaドロップレットが形成されていることを確認し、このことからMBE成長時のAsフラックス量を減らしすぎたことによるBi原子の相分離の傾向がみられたと考えられる。

以上より、当該年度の成果として、Bi系III-V族半導体の低温MBE成長条件の方向性を明らかにすることができたことが挙げられる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

Bi系III-V族半導体の低温MBE成長条件の方向性が明らかにできたため、順調に進んでいると判断した。一方で、現時点ではBi原子の結晶内での相分離の傾向が見えているため、今後の成長条件の探索で、相分離が解消できるかどうか留意して評価する必要がある。

Strategy for Future Research Activity

当該年度に、MBE成長時のAsフラックス量を減らしすぎたことによるBi原子の相分離の傾向がみられたため、次年度はまず、成長時のAsフラックス量を増やしながら成長条件の最適化を行う。試料表面のGaドロップレットが形成されなくなる条件を明らかにした後、当初目標の試料構造であるヘテロ構造の成長に着手する。

また、相分離のみられない試料が入手できるようになってからは、抵抗値、移動度、キャリア寿命を測定し、当初目的の数値が得られるかどうか確認する予定である。

Causes of Carryover

MBE装置の固体ソース(As, Ga, Biなど)や成長時の液体窒素などの消耗品使用量に当初見込みとの僅かな差異があり、次年度使用額が発生した。次年度もMBE成長を行うため、この差額は次年度の消耗品として直ちに使用予定である。研究計画に大きな変更はない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2018

All Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Presentation] Growth temperature dependence of crystallinity of low-temperature-grown InxGa1-xAs towards fabrication of photoconductive antennas on the basis of defect engineering2018

    • Author(s)
      Yoriko Tominaga, Yutaka Kadoya
    • Organizer
      2018 Materials Research Society (MRS) Spring Meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] テラヘルツ波発生検出用光伝導アンテナの開発に向けた低温成長GaAs系混晶半導体の結晶性評価2018

    • Author(s)
      富永依里子
    • Organizer
      日本学術振興会 第161委員会 第105回研究会 「2025年結晶産業の未来 ~光デバイス編~」
    • Invited
  • [Presentation] (Late News) Solid-phase epitaxial growth of InxGa1-xAs on InP substrate2018

    • Author(s)
      Yukihiro Horita, Kentaro Hirayama, Yoriko Tominaga, Hitoshi Morioka, Noriaki Ikenaga, Osamu Ueda
    • Organizer
      2018 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] InxGa1-xAsの固相エピタキシャル成長2018

    • Author(s)
      堀田行紘, 平山賢太郎, 富永依里子, 森岡仁, 池永訓昭, 上田修
    • Organizer
      第37回電子材料シンポジウム(EMS37th)
  • [Presentation] 局在準位の評価に向けた低温成長InxGa1-xAsの光学的・電気的両特性2018

    • Author(s)
      林亮輔, 釣崎竣介, 富永依里子
    • Organizer
      第37回電子材料シンポジウム(EMS37th)
  • [Presentation] 低温成長を用いた新機能発現GaAs系半導体混晶の成長と物性評価2018

    • Author(s)
      富永依里子
    • Organizer
      薄膜材料デバイス研究会 第15回研究集会
    • Invited

URL: 

Published: 2022-12-28  

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