III-V族三元混晶半導体の大型バルク単結晶成長に関する研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03650254
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 熊川 征司 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30022130)
• 研究分担者: 早川 泰弘 静岡大学, 電子工学研究所, 助手 (00115453)
• キーワード: 三元混晶半導体 / バルク単結晶 / 結晶成長 / 超音波振動 / 組成的過冷却融液 / 融液温度変動

研究概要

本研究期間は2ケ年であり、以下の研究成果が得られた。
1.結晶引上げ装置の超音波振動導入部分の設計、製作並びに超音波圧電素子の付設と結晶引上げ装置の振動特性評価を行い、振動伝達棒や連結部等の形状を種々変更し、結晶成長に必要な振動出力が得られた。
2.融液に導入した振動が成長混晶半導体結晶に与える効果を求めるために、融液温度変動の周波数解析を行った。振動の有無に関わらず、温度変動の最大ピーク強度と周波数には顕著な相違が認められなかった。しかし、時間平均した融液温度はルツボ中心で上下方向には融液に温度差は生じないが、超音波振動導入により径方向の温度差は大きく減少した。成長結晶のモホロジーとの対比から、融液の等温度曲面が緩やかになり、組成的過冷却融液の発生を軽減させ、成長結晶の大型化と三元組成の混晶比の増加に寄与したことが明らかになった。
3,超音波振動による融液の結晶成長界面への垂直運動と比較する為に、界面に平行な回転振動や回転運動を融液に与えて成長させた結晶及び融液に動きを与えない状態で成長させた結晶を調べた。三元混晶半導体結晶の大型化には、成長界面に対し大きな融液の動きが必要であることが分かった。
以上のように、本研究で得られた知見はIII-V族三元混晶や四元混晶半導体或は他の種類の大型バルク単結晶成長の研究に大きく貢献し得ると期待している。

研究成果

• [文献書誌] T.Ozawa,Y.Hayakawa&M.Kumagawa: "Growth of 3-5 Ternary and Quaternary Mixed Crystals by the Rotatjonary Bridgman Method" J.Crystal Growth. 109. 212-217 (1991)
• [文献書誌] T.Ozawa,Y.Hayakawa&M.Kumagawa: "Interface Instabillity in the Growth of Gal-xInxAsySb1-y and Thermodynamic Considerations" J.Crystal Growth. 115. 728-732 (1991)
• [文献書誌] T.Tsuruta,S.Adachi,Y.Hayakawa&M.Kumagawa: "Melt Temperature Oscillations in the Ultrasonic-Vibrations-Introduced Crystal Growth Technique" Ultrasonic International 91 Conference Proceedings. 315-318 (1991)
• [文献書誌] T.Tsuruta,K.Yamashita,S.Adachi,Y.Hayakawa&M.Kumagawa: "Effect of Ultrasonic Vibrations on the Growth of InxGal-xSb Mixed crystals(3)" Jpn.Appl.Phys.31. 23-25 (1992)
• [文献書誌] G.Xiuying,K.Okitsu,T.Ozawa,Y.Hayakawa,T.Yamaguchi&M.Kumagawa: "LPE Growth of Gal-xInxSb Multi-Grading Layers" Cryst.Res.Technol.27. 609-616 (1992)
• [文献書誌] Y.Hayakawa,K.Asakawa,Y.Torimoto,K.Yamashita,A.Nakayama&M.Kumagawa: "Influence of the Solute Convection on InGaSb LPE Layers on Vertically Mounted GaSb Substrates" J.Crystal Growth. (1993)