2019 Fiscal Year Research-status Report
窒化物半導体ヘテロ接合における界面揺らぎの制御と量子光学デバイス応用
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19K15025
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
正直 花奈子 三重大学, 工学研究科, 助教 (60779734)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 窒化物半導体 / 気相成長 / 界面制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒化物半導体は、既に可視光域発光デバイス、電子デバイス用途として実績がある材料である。中でも、窒化アルミニウムガリウム（AlGaN）は励起子束縛エネルギーが室温以上であり、従来の用途に加えて量子光学応用に適した物性を有する。しかしながら、大きな励起子束縛エネルギーは小さな励起子ボーア半径であることと同義である。このため、AlGaNにおいては量子井戸を作製した際の界面揺らぎの影響が、励起子ボーア半径が大きな半導体に比べて、より顕著であることが考えられる。本研究では、AlGaN気相成長において、原子層レベルの界面揺らぎの制御と、それが光学特性に与える影響を明らかすることを目的とする。
2019年度は、 (Al)GaN/AlNの下地層となるAlNテンプレートにおける表面平坦性を確保するために、低転位密度のアニール処理スパッタ法AlN上に有機金属気相成長（MOVPE）法を用いてAlNのホモエピタキシャル成長を行った。この際、MOVPE成長条件を変化させることで表面モフォロジを変化させることができた。MOVPE成長条件により、表面荒さ0.2 nm以下の単原子層ステップを有するステップフローまた、AlN膜成長においては、らせん転位によるスパイラル成長は起こらないことも確認した。一方、AlGaNを成長させるとらせん転位に起因したスパイラス成長により大きなヒロック構造を形成することを明らかにした。また、このヒロック構造は基板の微傾斜角を大きくすることで抑制できることが確認できた。
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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
研究計画通りに、AlNやAlGaNの表面モフォロジの制御について、MOVPE成長条件や基板微傾斜角で制御ができることが確認できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
カソードルミネッセンス（CL）装置を用いて低転位密度かつ表面平坦なAlN上へのAlGaN/AlNの成長とその光学測定評価を行う。この時、測定温度を変化させ発光線幅の変化も測定する。AlNテンプレートについては、既に表面荒さ0.2 nm以下の平坦な表面が実現しているが、AlN表面は基板微傾斜角によるステップアンドテラス構造が存在する。このステップ端によるヘテロ構造の界面揺らぎを抑制するために選択成長を実施する。
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| Causes of Carryover |
研究が効率的に進行したため、サファイア基板購入費用やフォトマスク購入費用が結果として、予定よりも少なくすることができた。この費用は次年度の気相成長用原料や低温での光学測定用の低温寒剤の購入にあてる。
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Research Products
(28 results)
