エピタキシー機構に関する研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04227107
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 佐々木 昭夫 京都大学, 工学部, 教授 (10025900)
• 研究分担者: 沖 憲典 九州大学, 総合理工学研究科, 教授 (70037860) ; 春日 正伸 山梨大学, 工学部, 教授 (30023170) ; 赤崎 勇 名城大学, 理工学部, 教授 (20144115) ; 小出 康夫 名古屋大学, 工学部, 助手 (70195650) ; 大坂 敏明 早稲田大学, 理工学部, 教授 (50112991)
• キーワード: 結晶成長 / エピタキシー / 成長機構 / 原子レベル / 初期成長過程 / 格子不整合 / バッファ層 / 基板面方位

研究概要

本研究はエピタキシー成長における(1)成長初期過程の観察と原子拡散過程、(2)格子不整合度、バッファ層、基板面極性と配向、方位角の影響を明らかにする、等により原子レベルでのエピタキシー成長機構の解明を目的としている。またこれを通じて高品質のヘテロ接合、歪層超格子、各種量子構造を実現するに必要な基本的知見を得ることを目的としている。本年度得られた研究成果は以下のとおりである。(i)InSb{111}面上でのSn薄膜の成長過程をRHEED/AES観察により評価し、A-(2x2)面上では、α-Snが2次元成長し、その表面が(3x3)構造を示すこと、B-(2x2)面上ではSb-trimerが大きく寄与し、α-SnへのSb拡散が生じ、(1x1)構造を示すことを明らかにした(大坂)。(ii)ガスソースMBE法により、Si基板上にSiGeを成長させ、その初期過程をRHEED観察によりその場観察し、その歪緩和が{811}、{311}ファセット構造の形成と密接に関係し、この2段階の過程により引き起こされることを明らかにした(小出)。(iii)InGaAs/GaAsにおいて微傾斜基板による臨界膜厚を増大される成長機構を原子レベルで明らかにした。この成果は広く一般の半導体結晶成長に適用し得るものである。またSiGe/Siの結晶成長においてはSnサーファクタントの効果を明らかにした(佐々木)。(iv)種々のバッファ層を用いた場合のGaNの成長初期過程、およびヘテロ界面の微細構造の観察を行い、バッフィ層の役割と成長機構を明らかにした(赤崎)。(v)サファイアの特異面からの微傾斜をもつ基板上のZnO.CdTeの成長において、成長層配向を正確に定め、成長条件の依存性、電気適特性に与える効果を明らかにした(春日)。(vi)GaN/GaAlN/GaN/α-Al_2O_3における転位構造をTEMを用いて明らかにした。また計算機実験では、新たな結晶モデルを提案し、モンテカルロ法によりその正当性を示した(沖)。(vii)MBE成長における結晶面の最上層で起こる吸着原子の拡散、および凝集過程をAlAs系について調べた。その結果、AlAsアイランドの形状が(110)方向に長くなっていること等の新たな知見を得た(榊)。(viii)後熱処理法による水素終端Si基板上Geのヘテロエピ成長過程をイオン散乱法と断面TEM観察により明らかにした(城戸)。

研究成果

• [文献書誌] Y.Yasuda,Y.Koide,A.Furukawa,N.Ohshima,and S.Zaima: "Relationship Between Growth Proccesses and Strain Relaxation in Si1-x Gex films Grown on (100)Si-2x1 by Gas Source Molecular Beam Epitaxy" J.Appl.Phys.(1993)
• [文献書誌] T.Detchprohm,K.Hiramatsu,N.Sawaki,and I.Akasaki: "Crystal Growth and Properties of Thick GaN Layer on Sapphire Substrate Using ZnO Buffer Layer." 11th Symposium Record of Alloy Semiconductor Physics and Electronics. 11. 307-312 (1992)
• [文献書誌] T.Detchprohm,H.Amano,K.Hiramatsu,and I.Akasaki: "Hydride Vopor Phase Epitaxial Growth of a High Quality GaN Film Using ZnO as Buffer Layer" Appl.Phys.Lett.61. 2688-2690 (1992)
• [文献書誌] H.Sakaki,H.Sugawara,J.Hotohisa,and T.Noda: "Intersubband Transition and Electron Transport in Potential-Inserted Quantum Well Structures and their Potentials for Infrared Photodetector" Proceedings of Advanced Research Workshop on Intersubband Tranditions in Quantum Wells. 288. 65-72 (1992)
• [文献書誌] M.Tabuchi,S.Noda and A.Sasaki: "Increase of Critical Layer Thickness by Using Off-angled Substrate" J.Crystal Growth. (1993)
• [文献書誌] K.K.Uong,A.Fujiwara,A.Wakahara,and A.Sasaki: "Sn Surfactant Epitaxy of SiGe/Si" 11th Symposium Record of Alloy Semiconductor Physics and Electronics. 11. 423-430 (1992)