| 研究課題/領域番号 |
02402020
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
南日 康夫 筑波大学, 物質工学系, 教授 (10133026)
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| 研究分担者 |
大井川 治宏 筑波大学, 物質工学系, 助手 (60223715)
川辺 光央 筑波大学, 物質工学系, 教授 (80029446)
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| キーワード | 砒化ガリウム / III-V族化合物半導体 / 硫黄処理 / 表面物性 / 表面構造 / 表面欠陥 |
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| 研究概要 |
硫黄処理は、砒化ガリウム(GaAs)等のIII-V族化合物半導体の表面物性を大幅に改善させるものであるが、デバイスへの応用を考えた場合、金属や絶縁物を堆積した後の界面でも、処理表面の完全度が保たれている事が重要である。そこで、MSやMIS界面において、理想的な界面を実現するための技術の開発を行った。先ず、GaAsのMIS構造で複合誘電膜の堆積を試みた。これは、界面でのデリケートな硫黄処理効果を乱さないような初期堆積膜と、電気的絶縁性に優れ、しかも内部欠陥密度が低い主堆積膜とそれぞれの機能を分担させるためである。初期堆積膜としては、弗化カルシウム(CaF_2)とアルミナ(Al_2O_3)の二種類を試み、この界面を反射型高速電子線回折や光電子分光法、更にX線定在波法を用いて詳細に解析した。その結果、これらの絶縁膜は共に処理基板上にヘテロ・エピタキシャル成長することや、硫黄原子は堆積後の界面にも存在していることなどが明らかになった。今後、堆積条件を最適化する必要があるものの、既に10^<11>cm^<-2>・eV^<-1>台の界面準位密度が得られており、本手法により、更なる欠陥密度の低減が可能と考えられる。
また、光励起に対する処理効果の耐久性について新たな検討を行い、オプトエレクトロニクス・デバイスの光出力面への応用に関する基礎データを導出した。これは、大気中で光励起すると処理表面が容易に酸化され、特性が急激に劣化する現象に注目したものである。我々はこの過程をフォトミルネッセンス法と放射光光電子分光法により独立に観測し、表面再結合速度の増減と表面フェルミ準位位置の動きから、酸化に伴う欠陥密度の増加現象を見い出した。同時に、初期絶縁膜の様な安定な界面保護膜を堆積させれば、劣化は抑制できることを発見した。その他、欠陥生成の要因を考慮に入れた、処理法の改良などを提案しており、硫黄処理効果の解明を総合的に進めた。
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