光プローブによる結晶成長の原子・分子レベルの新しいその場観察法の研究-表面光干渉法-

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05452092
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 吉川 明彦 千葉大学, 工学部, 教授 (20016603)
• 研究分担者: 小林 正和 千葉大学, 工学部, 助教授 (10241936)
• キーワード: その場観察 / 光プローブ / 表面光干渉法 / SPI / 化合物半導体 / ヘテロエピタキシ- / セレン化亜鉛 / MOVPE

研究概要

本研究では、本申請者らが開発した表面光干渉法(Surface Photo-lnterference:SPI)と呼ぶ新しい原理に基づいた原子・分子レベルでの成膜モニターについて、下記のように検討を進め、MOVPEなどの非真空系での化合物半導体のヘテロエピ成長でのその場観察手段として有効であることを確認・実証した。
まず、GaAs基板上へのZnSe成長とともにCdSeの成長についても、MOVPEとMOMBE成長系でのヘテロエピ成長過程のSPIによる解析をすすめ、実験結果を詳細に比較検討し、両者では成膜素過程に大きな相違があることを明らかにし、今後の伝導性制御への有効な知見を得た。
次に、多波長のSPI信号の同時測定のための準備として、プローブ光の波長を変えた場合の理論解析をすすめ、プローブ光のエネルギーが成長中の半導体のエネルギーギャップより大きい場合であってもSPI信号が得られることを確認した。これに基づき、ハロゲンランプを光源として白色光ビームをつくり、これをプローブ光として得られた反射光を、光マルチチャンネルアナライザーで多波長のSPI信号を同時に検知する分光SPI信号測定系を構成した。これにより、表面反応に基づくと考えられる分光SPI信号の測定に成功したが、分光SPIではヘテロエピ膜の厚さの変化につれてスペクトル構造が変化することがわかり、現在、詳細な解析を進めている。この分光SPI信号は、SPI信号をより発展させた形で、MOVPE系での有望な成膜モニターと成ると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] A.Yoshikawa,A.Iguchi,S.Yamaga: "Study of Photocatalytic growth-rate enhancement in MOMBE of GaAs on ZnSe by surface photo-absorption" Thin Solid Films. 225. 78-81 (1993)
• [文献書誌] A.Yoshikawa: "Ar ion laser-assisted metalorganic vapor phase epitaxy of ZnSe" Physica B. 185. 50-64 (1993)
• [文献書誌] S.Matsumoto,H.Tosaka,T.Yoshida,M.Kobayashi,A.Yoshikawa: "Nitrogen doping of ZnSe and ZnCdSe with the assistance of thermal energy and photon energy" Japanese Journal of Applied Physics,. 32No.2,. 731-734. (1993)
• [文献書誌] S.Matsumoto,H.Tosaka,T.Yoshida,M.Kobayashi,A.Yoshikawa: "Planar doping of molecular beam epitaxy of MBE grown ZnSe with plasma-excited nitrogen" Japanese Journal of Applied Physics,. 32No.2B. L229-L232 (1993)
• [文献書誌] H.Tosaka,T.Nagatake,T.Yoshida,M.Kobayashi,A.Yoshikawa: "Accepter Concentration Control of p-ZnSe Using Nitrogen and Helium Mixed Gas Plasma" Japanese Journal of Applied Physics,. 32No.2. 1722-1724 (1993)
• [文献書誌] A.Yoshikawa,M.Kobayashi,S.Tokita,: "A new in-situ optical monitoring method for the surface reaction in photo-excited heteroepitaxy of compound semiconductors" Applied Surface Science. 79/80. 416-421 (1993)
• [文献書誌] S.Tokita,M.Kobayashi,A.Yoshikawa,: "In-situ probing of the ZnSe metalorganic molecular beam epitaxy growth by surface photo-interference" Journal of Crystal Growth. 136. 376-380 (1993)
• [文献書誌] A.Yoshikawa,M.Kobayashi,S.Tokita,: "Surface reaction mechanism in MOMBE-ALE of ZnSe and CdSe as determined by a new in-situ optical probing method" Applied Surface Science,. 82/83. 316-321 (1994)
• [文献書誌] M.Kobayashi,H.Tosaka,T.Nagatake,T.Yoshida,A.Yoshikawa: "Helium gas mixing in the nitrogen plasma for the control of the acceptor concentration in p-ZnSe" Journal of Crystal Growth. 138. 745-749. (1994)
• [文献書誌] A.Yoshikawa,M.Kobayashi,S.Tokita: "Observation of a new in-situ optical monotoring signal with monolayer resolution in metalorganic molecular beam epitaxy and metalorganic vapor phase epitaxy of wide-gap II-VI compounds" Journal of Crystal Growth. 145. 68-73. (1994)
• [文献書誌] 買岸偉、小林正和、吉川明彦: "GaAsに格子整合する超格子によるZnCdSSe疑似四元混晶の設計" 電気学会論文誌C. 114-C. 1286-1291. (1994)
• [文献書誌] A.W.Jia,M.Kobayashi,A.Yoshikawa: "Design and fabrication of pseudo-quaternary ZnCdSSe mixed layers by strained layer layer superlattices" J.Electronic Materials. 24. 117-121 (1995)