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GaAsの分子層成長とその不純物添加技術に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 13450016
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関(財)半導体研究振興会

研究代表者

倉林 徹  財団法人半導体研究振興会, 主任研究員 (90195537)

研究分担者 菊地 秀幸  財団法人半導体研究振興会, 研究補助員
プォトカ ピョートル (ピョートル プォトカ / ピョートル プォトガ)  財団法人半導体研究振興会, 主任研究員 (70270501)
西澤 潤一  財団法人半導体研究振興会, 所長 (20006208)
浜野 知行  財団法人半導体研究振興会, 実験補助員
佐々木 哲朗  財団法人半導体研究振興会, 半導体研究所, 研究員 (20321630)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
14,500千円 (直接経費: 14,500千円)
2003年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2002年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2001年度: 10,100千円 (直接経費: 10,100千円)
キーワードGaAs / 分子層成長 / 原子層成長 / 自己停止成長機構 / 不純物添加 / 表面反応機構 / 自己停止機構 / 反応機構
研究概要

研究代表者等が世界に先駆けて開発したGaAsの分子層成長(原子層成長)において、TEG(トリエチルガリウム)とAsH_3を用いた表面反応過程の追求およびその制御方法を検討した。本方法を用いて自己停止機構を伴う結晶成長条件を実現し、さらに同方法における不純物添加法を検討した。(AsH_3導入)-(AsH_3排気)-(TEG導入)-(TEG排気)を1サイクルとする自己停止成長条件において、不純物ガス(DETeおよびDESe)を導入するタイミングを選ぶことにより、不純物分子の吸着・反応を制御できたが、不純物添加量があるレベル以上では、成長膜厚が50%程度抑制されるという現象を見出した。不純物添加により成長抑制されるメカニズムを調べるため、不純物添加成長1サイクルに引き続き、ノンドープ成長を数回行う成長モードを取り入れ、ノンドープの成長回数と成長膜厚およびキャリア密度の関係を調べた。不純物添加される1サイクルにおける不純物添加量によって、成長膜厚が1分子層に回復するのに要するノンドープ成長サイクルが異なることから、成長膜中の電子密度によって成長速度が決定されるという現象を見出した。すなわち、過剰に不純物が導入されたものでは、この回復が非常に遅く、回復に至るには10サイクル以上のノンドープ成長サイクルを要することがわかった。
本研究により、自己停止機構に基づくTEG-AsH_3によるGaAsの分子層成長を270℃という低温で実現し、同温度における不純物添加を実現した。また不純物添加時における成長抑制効果を見出すとともに、これを制御すべく不純物添加成長1サイクルに引き続き、ノンドープ成長を数回行う成長モードを実施し、不純物添加を伴う成長機構の解明と膜厚制御性の向上を実現した。これによって、ナノメートル構造を有する急峻な不純物プロファイルを作製するための技術を創出できた。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (27件)

  • [文献書誌] T.Kurabayashi, H.Kikuchi, T.Hamano, J.Nishizawa: "Doping Method for GaAs Molecular Layer Epitaxy by Adsorption Control of Impurity Precursor"Journal of Crystal Growth. 229. 147-152 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kurabayashi, K.Kono, H.Kikuchi, J.Nishizawa, M.Esashi: "Self-Limiting Growth of GaAs Molecular Layer Epitaxy Using Triethyl-gallium(TEG) and AsH_3"Journal of Crystal Growth. 229. 152-157 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Nishizawa, T.Kurabayashi, P.Plotka, H.Kikuchi, T.Hamano: "Self-Limiting Growth of GaAs with doping by Molecular Layer Epitaxy Using Triethyl-gallium and AsH_3"Journal of Crystal Growth. 244. 236-242 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Nishizawa, P.Plotka, T.Kurabayashi: "Ballistic and Tunneling GaAs Static Induction Transistor Nano-Devices for THz Electronics"IEEE Transactions on Electron Devices. 49,7. 1102-1111 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Nishizawa, T.Kurabayashi: "Development of GaAs Epitaxy - from bulk growth to ultra-thin film growth for nano-structure devices"Russian Physics Journal. 46,6. 559-567 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Nishizawa, T.Kurabayashi, P.Plotka, H.Kikuchi, T.Hamano: "Growth Rate Reduction in Self-Limiting Growth of Doped GaAs by Molecular Layer Epitaxy"Material Science in Semiconductor Processing. 6. 429-431 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kurabayashi, J.Nishizawa: "Atomic Layer Epitaxy, Encyclopedia of Materials : Science and Technology, ISBN:0-08-0431526"Elsevier Science Ltd.. 371-383 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kurabayashi, H.Kikuchi, T.Hamano, J.Nishizawa: "Doping Method for GaAs Molecular Layer Epitaxy by Adsorption Control of Impurity Precursor"J.Crystal Growth. 229. 147-151 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kurabayashi, K.Kono, H.Kikuchi, J.Nishizawa, M.Esashi: "Self-Limiting Growth of GaAs Molecular Layer Epitaxy Using Triethyl-gallium (TEG) and AsH_3"J.Crystal Growth. 229. 152-157 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jun-ichi Nishizawa, Piotr Plotka, Torn Kurabayashi: "Ballistic and Tunneling GaAs Static Induction Transistor Nano-Devices for THz Electronics"IEEE Transactions on Electron Devices. Vol.49, No.7. 1102-1111 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Nishizawa, T.Kurabayashi, P.Plotka, H.Kikuchi, T.Hamano: "Self-Limiting Growth of GaAs with doping by Molecular Layer Epitaxy Using Triethyl-gallium and AsH_3"J.Crystal Growth. 244. 236-242 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jun-ichi Nishizawa, Toru Kurabayashi, Piotr Plotka: "DEVELOPMENT OF ATOMIC-SCALE CONTROLLED TECHNOLOGY FOR TERA-HERZ OPERATING NANO-STRUCTURE DEVICES"Proceedings of APAM2002 International Conference. 91-92 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jun-ichi Nishizawa, Torn Kurabayashi: "Development of GaAs Epitaxy -from bulk growth to ultra-thin film growth for nano-structure devices"Russian Physics Journal. Vol.46, No.6. 559-567 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] P.Plotka, J.Nishizawa, T.Kurabayashi, H.Makabe: "240-325-GHz GaAs CW fundamental-mode TUNNETT diodes fabricated with molecular layer epitaxy"IEEE Trans. Electron Devices. vol.50, No.4. 867-873 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Nishizawa, T.Kurabayashi, P.Plotka, H.Kikuchi, T.Hamano: "Growth Rate Reduction in Self-Limiting Growth of Doped GaAs by Molecular Layer Epitaxy"Material Science in Semiconductor Processing. Vol.6. 429-431 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kurabayashi, J.Nishizawa: "Atomic Layer Epitaxy, Encyclopedia of Materials Science and Technology"Elsevier Science Ltd.. 371-383 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Nishizawa, T.Kurabayashi: "Development of GaAs Epitaxy - from bulk growth to ultra-thin film growth for nano-structure devices"Russian Physics Journal. 46,6. 559-567 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Nishizawa, K.Suto, T.Kurabayashi: "Recent Advance in Terahertz Wave and Material Basis"Russian Physics Journal. 46,6. 615-622 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Nishizawa, T.Kurabayashi, P.Plotka, H.Kikuchi, T.Hamano: "Growth Rate Reduction in Self-Limiting Growth of Doped GaAs by Molecular Layer Epitaxy"Material Science in Semiconductor Processing. 6. 429-431 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] P.Plotka, J.Nishizawa, T.Kurabayashi, H.Makabe: "GaAs Fundamental-Mode CW TUNNETT Oscillators for THz-Band Applications"The 11^<th> IEEE International Conference on Terahertz Electronics (THz2003) abstract. 38 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Nishizawa, T.Kurabayashi, P.Plotka, H.Kikuchi, T.Hamano: "Self-Limiting Growth of GaAs with doping by Molecular Layer Epitaxy Using Triethyl-gallium and AsH_3"Journal of Crystal Growth. 244. 236-242 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.Nishizawa, T.Kurabayashi: "Development of GaAs Epitaxy -from bulk growth to ultra-thin film growth for nano-structure devices"8^<th> Russian Conference "Gallium Arsenide and III-V Group Related Compounds" GaAs-2002, 1-4 October 2002. 9-11 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.Nishizawa, K.Suto, T.Kurabayashi: "Recent Advance in Terahertz Wave and Material Basis"8^<th> Russian Conference "Gallium Arsenide and III-V Group Related Compounds" GaAs-2002, 1-4 October 2002. 34-36 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.Nishizawa, T.Kurabayashi, P.Plotka: "DEVELOPMENT OF ATOMIC-SCALE CONTROLLED TECHNOLOGY FOR TERA-HERZ OPERATING NANO-STRUCTURE DEVICES"APAM2002 International Conference on International Collaboration and Networking : Creating A Global Nano-technology Network, Dec 9-13, 2002, National Tsing Hua University, Hsin-chu, Taiwan. 91-92 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.Nishizawa, T.Kurabayashi, P.Plotka, H.Kikuchi, T.Hamano: "Growth Rate Reduction in Self-Limiting Growth of Doped GaAs by Molecular Layer Epitaxy"Ist International Symposium on Point Defect and Nonstoichiometry 2003(ISPN 2003), Sendai, Japan, March 20-22, (2003). 34 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kurabayashi, H.Kikuchi, T.Hamano, J.Nishizawa: "Doping Method for GaAs Molecular Layer Epitaxy by Adsorption Control of Impurity Precursor"Journal of Crystal Growth. 229. 147-152 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kurabayashi, K.Kono, H.Kikuchi, J.Nishizawa, M.Esashi: "Self-Limiting Growth of GaAs Molecular Layer Epitaxy Using Triethyl-gallium (TEG) and AsH_3"Journal of Crystal Growth. 229. 152-157 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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