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IIIーV化合物半導体薄膜の相安定性に関する熱力学的解析

研究課題

研究課題/領域番号 02452240
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 金属材料
研究機関東北大学

研究代表者

石田 清仁  東北大学, 工学部, 助教授 (20151368)

研究分担者 大谷 博司  東北大学, 工学部, 助手 (70176923)
西沢 泰二  東北大学, 工学部, 教授 (60005212)
研究期間 (年度) 1990 – 1991
研究課題ステータス 完了 (1991年度)
配分額 *注記
1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
1991年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード化合物半導体 / 相平衡 / 歪みエネルギ- / 薄膜 / エピタキシャル成長 / 2相分離 / 整合歪 / IIIーV混晶半導体 / 状態図 / IIIーV化合物 / 基板
研究概要

本研究では、エピタキシャル薄膜の相平衡について、整合歪を考慮した熱力学的解析を行った。解析に際しては、(i)液相は正則溶体近似、化合物相は副格子モデルによって自由エネルギ-を記述する;(ii)エピタキシャル成長した薄膜にミスフィット転位が入る臨界の厚さは、歪エネルギ-があるエネルギ-バリア-に達した時に生ずるとした。従って、歪エネルギ-は臨界膜厚までは一定であるが、それ以上では転位の導入により減少する。以上の前提のもとに相平衡の計算を行い、次の結果を得た。
(1)GaAs基板上に成長するGa(As,Sb)化合物:
バルク材で出現するGa(As,Sb)化合物の2相分離は、LPE成長させた薄膜では歪エネルギ-のためGaAs側に偏り、膜厚が小さい程その変化は大きい。
(2)InP基板上に成長するGa(As,Sb)化合物:
この系のバルク材は、広い組成範囲にわたって2相分離が存在するので、均一固溶体の成長は、GaAs側とGaSb側の非常に限られた組成範囲でのみ限定される。しかし、エピタキシャル成長では、InPがGa(As_<0.51>Sb_<0.49>)と整合するために、この組成近傍での成長であり、約700℃付近では1μm程度までコヒ-レント成長できる。しかし、より低温での成長では均一固溶体は得られず2相分離する。
(3)GaP基板上に成長する(GaIn)P化合物:
膜厚が薄くなると、バルクの2相分離線のサミット温度が上昇し、基板に格子整合する安定な組成とひずみエネルギ-の高い組成とに2相分離する傾向がある。
(4)以上の解析をII族(Zn,Cd,Hg)とV族(S,Se,Te)の化合物半導体へも適用出来る様に、バルク材の2相分離の熱力学的解析を行った。

報告書

(3件)
  • 1991 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1990 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (7件)

  • [文献書誌] H.Ohtani: "Miscibility Gap in II-VI Alloy Semiconductor System" J.Alloy & Compounds. 123. (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ishida: "Strain Effect on Phase Equilibria of Thin Film in III-V Alloy Semiconductor System" J.Alloy & Compounds.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ohtani,: "Miscibility Gap in II-VI Alloy Semiconductor System" J. Alloy & Compounds,. 1.123. (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Ishida,: "Strain Effect on Phase Equilibria of Thin Film in III-V Alloy Semiconductor System" J. Alloy & Compounds,.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ohtani: "Miscibility Gap in IIーVI Alloy Semiconductor System" J.Alloy&Compounds. 123. (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ishida: "Strain Effect on Phase Equilibria of Thin Film in IIIーV Alloy Semiconductor System" J.Alloy&Compounds.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ishida: "Effect of Elastic Strain on the Phase Equilibria of GaーAsーSb Thin Films" J.LessーCommon Metals.

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書

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公開日: 1991-04-01   更新日: 2016-04-21  

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