電子波デバイスのための極限構造の制御と評価

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03237103
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 蒲生 健次 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (70029445)
• 研究分担者: 長谷川 英機 北海道大学, 工学部, 教授 (60001781) ; 権田 俊一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (70175347) ; 川辺 光央 筑波大学, 物質工学系, 教授 (80029446) ; 青柳 克信 理化学研究所, 主任研究員 (70087469) ; 須藤 健 東北大学, 工学部, 教授 (60006236)
• キーワード: メゾンスコピック現象 / 電子波デバイス / 量子干渉効果 / 電子波エレクトロニクス / 超格子 / ヘテロ接合 / 超微細加工 / レヤバイレヤ加工

研究概要

(1)低エネルギ-(20〜100eV)Ar^+イオンビ-ム照射によるGaAs/AlGaAsヘテロ構造の照射欠陥を調べた。照射欠陥の影響は、おもに2次元電子ガスの移動度の低下に現れ、キャリア密度への影響は少ないこと、更にこの傾向は高移動度の基板ほど大きく、低温での移動度の低下がイオン照射によって生じる散乱中心に支配されている事が示された。(2)蒸気圧制御下でのGaAs結晶中の原子拡散の新しいモデルを提案し空格子点の自己拡散や不純物拡散の蒸気圧効果を説明した.(3)レ-ト方式を用いて実験結果にフィッティングして表面過程を考えると、デジタルエッチングの特徴的な飽和特性ならびにエッチングの遅れを説明できる事が分かった。(4)簡単なクラッキングセルを用いて発生させた水素原子に着目し、それをMBE成長中に照射することによって選択成長温度の低減化を実現し、マスク材料としてSiO_2とSiNxを比べた場合、SiNxマスクの方がGaの臨界分子線強度が大きくGaAsの選択性が良い事がわかった。(5)InP,InGaAsへのGaイオン注入による改質効果について調べ、結晶学的、電気的、光学的に注入効果を明らかにした.(6)格子不整合低次元極微構造の作製と評価を進めた。格子不整合が大きいときには界面付近で三次元成長が起こる事、またある程度の周期性をもって現われ、自発的な量子構造が形成されている可能性がある事を見い出した。(7)半導体自由表面の表面準位分布を非接触・非破壊でinーsituに定量測定する新しい方法を開発した.MOCVD常圧縦形反応炉で、原子層エピタキシ-によりInAs/GaAsヘテロ構造と量子井戸を形成する条件を確立した。Si超薄膜面界制御層を用いる新しい方法でGaAsおよびInGaAsの界面制御に成功し、アンピンニング機構を明らかにした.(7)電子をプロ-ブして電子線にバイプリズムを用いるミクロで非接触の電位分布を測定できる可能性を示した.

研究成果

• [文献書誌] T.Kosugi,T.Yamashiro,R.Aihara,K.Gamo,S.Namba: "In situ patterning of GaAs by focused ion beam" J.Vac.Sci.Technol. B9. 3099-3102 (1991)
• [文献書誌] T.Sakamoto,Y.Takagaki,S.Takaoka,K,Gamo,K.Murase,S.Namba: "Electron Focusing a Widely Tapered Cross Junction" Jpn.J.Appl.Phys.30. L1186-L1188 (1991)
• [文献書誌] T.Sugaya,M.Kawabe: "Low-Temperature Cleaning of GaAs Subtrate by Atomic Hydrogen IrrAdiation" Jpn.J.Appl.Phys.30. L402-L404 (1991)
• [文献書誌] S.J.Yu,H.Asahi,J.Takizawa,K.Asami,S.Emura,S.Gonda,H.Kubo,C.Hamaguch,Y.Hirayama: "Disordering of InGaAs/InP superlattice and fabrication of quantum weres by focused Ga ion beam" to be published in J.Vac.Sci.Technol.
• [文献書誌] K.OGai,Y.Kimura,R.Shimizu,K.Ishibashi,Y.Aoyagi,S.Namba: "Microfabricated Submicron Al-Filament Biprism as Applied to Electron Holography" Jpn.J.Appl.Phys.30. 3272-3276 (1991)
• [文献書誌] M.Tabuchi,s.Noda,A.Sasaki: "strain energy and critical thickness of neteroepitaxial InGaAs layers on GaAs substrate" to be published in J.Crystal Growth.