| 研究課題/領域番号 |
05044087
|
|---|
| 研究種目 |
国際学術研究
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 共同研究 |
|---|
| 研究機関 | 東京工業大学 |
|---|
研究代表者 |
高橋 清 東京工業大学, 工学部, 教授 (10016313)
|
|---|
| 研究分担者 |
HANEMAN Dan ニューサウスウェールズ大学, 物理学部, 教授
WEBER Eicke カリフォルニア大学バークレー校, 材料科学, 教授
野崎 真次 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (20237837)
森崎 弘 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (00029167)
小長井 誠 東京工業大学, 工学部, 教授 (40111653)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
1993 – 1994
|
| 研究課題ステータス |
完了 (1994年度)
|
| 配分額 *注記 |
7,000千円 (直接経費: 7,000千円)
1994年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
1993年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
|
|---|
| キーワード | MOMBE / カーボンドープ / GaAs / InGaAs / 熱的安定性 / 熱安定性 |
|---|
| 研究概要 |
平成6年度は本研究の最終年度であり、平成5年度で得られた、高濃度カーボンドープGaAs(C-GaAs)の熱処理前後の物性評価結果をもとに熱処理の及ぼす物理的影響を解明し、本研究を総括した。また、高濃度カーボンドープInGaAs及びGaAs/InGaAs超格子を作製し、熱処理の及ぼす影響をGaAs単膜の場合と比較した。
1.C-GaAsからのフォトルミネッセンス(PL)及びエレクトロルミネッセンス(EL)
PLはいずれの試料からも室温では観察されなかったが、ELは熱処理前後で室温でも観察された熱処理後のPLピークは幅広く結晶性の劣化を反映している。ELの起源はC-GaAsと半絶縁GaAs基板との界面に生じたミスフィット転位に関連した界面準位と考えられる。C-GaAsからのELの観察は世界最初である。
2.熱処理の及ぼす影響の物理的解釈
熱処理はC-GaAsの正孔濃度、基板とのミスフィットを減少させる。透過形電子顕微鏡(TEM)観察及び二結晶X線回折測定(XRD)より熱処理効果は二段階からなることが理解された。熱処理前のC-GaAsはGaAs基板と比較して面内に伸縮歪が加わっているがミスフィット転位発生による歪の緩和は、ごくわずかである。熱処理を行うとまず残留歪を緩和するためにミスフィット転位を発生させる。CのGaAsでの拡散定数は小さいため熱処理によるCの移動は時間を要する。熱処理が進行するにつれてカーボンがAsサイトから移動し折出する。この時点でC-GaAsの正孔濃度は減少し、格子定数はノンドープGaAsのものに近づく。従って、基板とのミスフィットは減少するため既に発生したミスフィット転位を"解除"しなけらばならない。その結果、既に発生したミスフィット転位のバーガーズベクトルと反対方向のバーガーズベクトルをもつミスフィット転位を新たに発生させることになる。以上の様に熱処理効果を二段階にわけて考えると熱処理温度の異なるC-GaAsのTEM及びXRDの結果が非常によく説明される。
3.InGaAs単膜の作製及び物性評価
In量を増加するにつれてカーボンは膜中にとりかこまれにくくなり、ある量を越えるとカーボンはアクセプターではなくドナーとなる。MOMBE法を用いた場合比較的多いIn量でもカーボンはアクセプターとなるがその場合熱処理をするとカーボンはドナーと変化する。C-InGaAsを熱処理した場合、比較的低温にてInの析出も観察された。熱処理はIn、Cを析出させ、またIn量が多い場合はCがGaサイトに移動する。いずれにしてもC-InGaAsとGaAsのミスフィットは熱処理後、ほとんどなくなる。
4.C-GaAs/C-InGaAs超格子の作製及び物性評価
C-InGaAs膜はトリメチルガリウム(TMG)、固体In、固体AsをC-GaAs膜にはTMGと固体Asを原料として使用するため、InのシャッターのON,OFFの繰り返しによりC-GaAs/C-InGaAs超格子は容易に作製された。TEM及びXRDにより良質な超格子の作製が確認された。比較的低温熱処理により超格子界面でのInのGaAs層へ拡散がみられた。このことはXRDで測定されたサテライトピークにも現われていた。しかし、Cの相互拡散は観察されなかった。
5.派遣・招聘
研究分担者野崎を11月22日より12月6日までカリフォルニア大学バークレー校に派遣し、試料の熱処理前後のTEM観察を研究分担者であるウエバと行った。また野崎、ウエバを12月にニューサウスウエルズ大学に派遣し本研究の打ち合わせを研究分担者のハネマンと行った。また両者はハネマンと共同でEL及びSTMを用いてC-GaAsを評価した。
|
