結晶成長の原子レベル制御

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03204016
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 更家 淳司 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (90026154)
• 研究分担者: 若原 昭浩 京都大学, 工学部, 助手 (00230912) ; 坪内 和夫 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (30006283) ; 松本 俊 山梨大学, 工学部, 教授 (00020503)
• キーワード: 光照射MBE成長 / ALE成長 / OMVPE法 / ヘテロエピタキシャル成長 / ZnSe / 窒化アルミニウム / アルキルひ素・燐 / 界面準位

研究概要

本研究では、結晶成長の原子レベル制御を共通の課題として新しい機能性材料の成長法の確立を目指した。以下各自の実績をまとめる。京都工繊大の更家は、ZnSeの光照射MBE成長において、照射光が表面吸着原子の振舞いに及ぼす影響を調べるため、電界印加下での光照射MBE成長の実験を行った。その結果を踏まえ、吸着原子への光生成キャリアの選択的な電荷移動を想定したモデルを提案し、光照射による諸効果を良く説明した。また表面吸着Zn及びSe原子の脱離と吸着のプロセスをRHEEDを用いて調べ、RHEEDの電子線及び光が吸着原子に及ぼす影響を明らかにした。山梨大の松本は、MBE装置を用いてZnSeのALEモ-ドの成長速度をビ-ム強度および基板温度の関数として測定し、Zn面上のSe原子が再蒸発するときのdesorption timeの活性化エネルギ-として0.6ー0.7eVを得た。nーZnSe/nーGaAsのCーVプロファイルに及ぼす伝導帯の不連続、界面準位の密度と位置、界面準位の電子放出率と捕獲率、界面の固定電荷量などの影響を理論的に明かにし、実験結果と比較した。東北大の坪内は、独自のガスビ-ムフロ-形反応管を用い、2インチφサファイア基板上へAlNエピタキシャル成長を行い、さらに弾性表面波素子を試作し、その遅延時間温度係数(TCD)を評価した。従来、良好な結晶性を有し、TCDの優れたAlN膜は、基板上の数mm領域にしか成長できなかったが、本反応管を用いることにより、特に40〜60Torrで成長した2インチ基板上のAlN膜では、安定した良好なTCDが得られるようになった。京大の若原は、毒性が低くかつ分解温度の低いTBP(Tertiarybutylphosphine)を用いたAlGaP混晶のOMVPE成長に対して、(NH_4) _2S_xによる基板表面処理を組み合わせた結果、比較的低温(≦750℃)にて結晶性、表面モフォロジ-共に良好な成長層が得られることを新らかにした。これにより、AlP/GaP超格子の成長温度低減が可能となり、界面の急峻性の良好な短周期超格子が形成できた。

研究成果

• [文献書誌] N.Matsumura: "Study on the behavior of surface adatoms during photoassisted MBE of ZnSe and improvement of surface morphology" J.Crystal Growth. 115. 279-283 (1991)
• [文献書誌] N.Matsumura: "Reflection high energy electron diffraction study on the adatom desorption from the ZnSe surface under electron beam irradiation and light irradiation" J.Crystal Growth.
• [文献書誌] T.Matsumoto: "Interface Characterization of Heteroepitaxial ZnSe Layers on GaAs Substrates by Cathodoluminescence" J.Crystal Growth. 115. 674-678 (1991)
• [文献書誌] T.Matsumoto: "Capacitance-Voltage Characterization of n-ZnSe/n-GaAs Heterojunction" J.Crystal Growth. to be published.
• [文献書誌] S.Kaneko: "Epitaxial Growth of AlN by Low-Pressure MOCVD using Gas-Beam-Flow Reactor" J.Crystal Growth. 115. 643-647 (1991)
• [文献書誌] K.Masu: "In Situ Observation of Electromigration in Cu Film Using Scanning μ-Reflection High-Energy Electron Diffraction Microscope" Jpn.J.Appl.Phys.30(12b). 3642-3645 (1991)
• [文献書誌] K.Masu: "In-Situ Observation of Electromigration in Cu Film with Scanning μ-RHEED Microscope" Extended Abstract of 1991 International Conference of Solid State Device and Materials,Yokohama,August 27-29,1991. 126-128 (1991)
• [文献書誌] S.Noda: "Hydrogen Cracking by a Pt/Al_2O_3 Catalyst and Its Propagation to GaAs Substrates for TMGa-TEAs Organometallic Vapor-Phase Epitaxy" J.Electrochem.Soc.138. 2975-2981 (1991)
• [文献書誌] X.L.Wang: "Reduction of Carbon Contamination in Triethylphopphorus-OMVPE GaP Layers by Pt/Al_2O_3 Catalyst" J.Crystal Growth. 115. 261-264 (1991)