2011 Fiscal Year Research-status Report
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23510133
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
小柴 俊 香川大学, 工学部, 教授 (80314904)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | RF-MBE / Nitride / nano structure |
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| Research Abstract |
23年度ではGaNAs/GaAsデジタルアロイ構造のシリコン基板への整合条件を探るため、エピタキシャル成長の前提条件としてSi基板の表面にある自然酸化膜の除去を試みた。除去には水素プラズマ照射と基板ヒータの高温化を用いた。 RHEED観察では酸化膜の除去が確認された。しかし成長物のSEM・TEM観察および高分解X線回折による評価では従来よりも窒素濃度の高い成長物の存在が確認されたがその結晶方位には乱れが観測されており、酸化膜の除去が不完全であることが明らかとなった。完全な除去にはさらなる高温度が必要であるが装置の許容限界を超えており、高温度の実験を繰り返したことで基板ヒータに損傷を生じたため対策が必要であることが判明した。 さらに従来のInソルダーによる基板固定方法では高温での長時間の使用が不可能であり対策が必要であることが判明した。 またGaNAsデジタルアロイの結晶性や電気的特性評価するためGaNAs/GaAsの多重量子井戸をpドープGaAsとｎドープGaAsでサンドウィッチしたp-i-n構造を作製した。p-i-n構造は整流特性示し、また光吸収測定ではGaNAsによる吸収電流を検出、疑似太陽光をを用いた実験では低い効率ながらも光起電力を観測してGaNAs系材料の光・電子系デバイスへの適応性を明らかにした。 これらの成果は"Electrical and Optical Properties of GaNAs/GaAs MQW p-i-n Junctions"の題で第21回 MRS-Japan Academic Symposiumにおいて発表し、また論文をTransactions of the Materials Research Society of Japanに投稿し掲載を許可されている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現在のところまだSi基板に整合するGaNAsのエピタキシャル成長には至っていない。SEMによる表面モフォロジー観察およびTEMやX線回折による結晶構造の測定からGaNの成長が確認されたもののその結晶方位はSi基板の方位に一致していないことが明らかとなった。これはSi基板の酸化膜の除去が不完全なため良好なエピタキシャル成長が出来なかったためであると考えられる。これまで当研究室で用いられてきたGaAs基板に比べ、本実験で用いるSi基板はその酸化物層が極めて強固に結合しており、HFによる酸化膜厚の低減の他、高温度による脱理や水素プラズマからの原子状水素照射による基板酸化膜の除去方法の確立が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
エピタキシャル成長の前提条件であるSi基板酸化膜の完全な除去を行なうためには、高い基板温度と高密度・高流量の水素プラズマの照射が必要であるがMBE装置の限界に近く排気系の改良、基板ヒータの修理・改良が必要である。 現在基板ヒータの修理・改良を行なっており、排気系についても荒引き用のロータリーポンプの増設を等を検討している。 また基板ホルダーについても従来のインジウムを用いる方法では限界があるため新たにSi基板用のインジウムを用いない基板ホルダーを作製しており、基板酸化膜の完全な除去を行なったエピタキシャル成長を実現する予定である。 成長物室の評価にはSEMによる表面形状の観測の他、X線回折による結晶方位の観察を用い、成長中にはRHEEDによるその場観察も用いる予定である。 良好なエピタキシャル膜が実現した場合にはPL測定、光吸収測定などの光学的特性の評価やｐドープやｎドープ層の作製および電気的特性の評価を行なう予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
主に高温度成長によって破損したMBE装置の修理および改良をおよびInを用いないSi基板用のMoブロック基板ホルダーの改良・作製に使用する。 残りは実験遂行に必要なSi基板、液体窒素等の消耗品の購入に用いる。
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Research Products
(1 results)
