光励起原子層エピタキシ-による(III-V)-(II-VI)系超格子の作製とその物性制御

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01460134
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 吉川 明彦 千葉大学, 工学部, 教授 (20016603)
• 研究分担者: 山賀 重來 千葉大学, 工学部, 助手 (90158080)
• キーワード: 超格子 / (III-V)-(II-VI)超格子 / 光励起CVD / 原子層エピタキシ- / 有機金属分子線エピタキシ- / 化合物半導体 / GaAs / ZnSe

研究概要

本研究は有機金属分子線エピタキシ-(MOMBE)を主体とし、原子層レベルで成膜を制御しながら(ALE),III-V族とII-VI族化合物の超格子を実現しようとするもので、各層の相互拡散を抑えるために成長温度を極力下げる必要があり、レ-ザ光等の光照射を有効に利用しようとするものである。つまり、MOMBE、ALE、光照射等の各々の利点を有機的に組み合わせ、従来にない新しいタイプの超格子の実現及び不純物添加による物性制御を目的としている。今年度は本研究の初年度であることより、上に述べた各手法の最適化を行い、主にII-VI族化合物ZnSeの成長に対し以下のような成果が得られた。
1.MOMBEに於いて、原料を交互に供給することによりZnSeのALE成長を実現し、得られた膜は原料を同時に供給した物に比べて平坦性、結晶性ともに優れていることを確認した。
2.Arイオンレ-ザ光照射により、ZnSeの成長温度の大幅な低下が実現できることを見いだした。さらに、膜中で発生した正孔が原料の分解に重要な役目を果たしていることを明らかにし、成長モデルを提案した。
3.MOMBEによりGaAs基板上にZnSe-ZnS超格子膜を成長し、X線回折パタ-ンの解析から層厚比及び結晶性を検討した。さらに、各層の厚さを調整し平均格子数がGaAsに整合するような完全超格子の作製を行い、この超格子は格子不整による歪の影響が殆どない良質の結晶性を有していることを確認した。
4.ZnSe/GaAs界面に存在する格子不整合による歪がZnSe膜の電気的特性に与える影響を検討した。
以上のように、(III-V)-(II-VI)系超格子実現のために有益な成果を得ることができたため、次年度は光照射を利用したALEの実現及び超格子の作製への応用の検討、さらには不純物添加の検討を行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] A.Yoshikawa: "Growth Kinetics in MOMBE of ZnSe Using Dimethylzinc and Hydrogen Selenide as Reactants" Journal of Crystal Growth. 94. 69-74 (1989)
• [文献書誌] A.Yoshikawa: "A Study of Growth Mechanism of ZnS and ZnSe in MOMBE Using Dimethylzinc and Chalcogen Hydrides as Reactans" Journal of Crystal Growth. 95. 572-579 (1989)
• [文献書誌] H.Oniyama: "Growth of Lattice-Matched ZnSe-ZnS Superlattices onto GaAs Substrates by Metalorganic Molecular Beam Epitaxy" Japanese Journal of Applied Physics. 28. L2137-L2140 (1989)
• [文献書誌] A.Yoshikawa: "Ar Ion Laser-Assisted MOVPE of ZnSe Using DMZn and DMSe as Reactants" Japanese Journal of Applied Physics. 29. L362-L365 (1989)
• [文献書誌] A.Yoshikawa: "Ar^+Laser-Assisted Metalorganic Vapor Phase Epitaxy of ZnSe" Proceeding of SPIE-1989 Symposium:Laser/optical Processing of Electronic Materials. 1190. 25-34 (1989)
• [文献書誌] A.Yoshikawa: "MBE-like and CVD-like Atomic Layer Epitaxy of ZnSe in MOMBE System" Journal of Crystal Growth.
• [文献書誌] H.Oniyama: "Growth of Lattice-matched ZnSe-ZnS Strained-Layer Superlattices onto GaAs as an Alternative to ZnSSe Alloys" Proceeding of MRS 1989 Fall Meating:Properties of II-VI Semiconductors.
• [文献書誌] 吉川明彦(斉藤進六編): "先端材料応用辞典 第5章第1節光機能材料" (株)産業調査会, 481-489 (1990)