| 研究課題/領域番号 |
06452106
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
応用物性・結晶工学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
西永 頌 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10023128)
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| 研究分担者 |
田中 雅明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30192636)
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| 研究期間 (年度) |
1994 – 1995
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| キーワード | 微小重力 / GaSb / Te不純物 / 空間分解フォトルミネッセンス / 偏析現象 / マランゴニ対流 / バースタイン-モス効果 / ブリッジマン成長 |
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| 研究概要 |
微小重力下で半導体の融液成長を行う場合、二つの大きな利点がある。第一は無容器成長でありこのため成長結晶に導入される転位は非常に大きく減少する。第二は熱対流の停止でありこのため非定常な熱対流に起因する不純物の不均一を取り除くことができる。本研究では、この二つの効果を見る目的で、比較的融点が低く宇宙のように電力が充分でない場合の成長にも適したGaSbをとりあげその融液成長を行い評価を行った。成長実験は中国の回収衛星を用いて中国科学院物理研究所と共同で行ったもので、本研究ではこの成長結晶に関し評価を行った。
先ず成長結晶をたてに二つに切断し、一方はその表面を研磨エッチングした。他方はさらに横方向に約1.5mm間隔で切断し同じく研磨後エッチングを行いエッチピット分布を測定した。その結果、地上で成長した部分には不純物の不均一分布を示す不純物縞が見られた宇宙で成長した部分には不純物縞が消失していること、エッチピット密度は宇宙で成長が開始された直後には多少増加するが、その後は減少し、やがて消失することがわかった。
さらにGaSb内のTe濃度分布を空間分解フォトルミネッセンス法(SRPL法)により調べた。ドナー不純物濃度が増大すると伝導帯が電子によって埋められ、フェルミン-準位が上昇するので発光エネルギーが増大っする(Burstein-Moss効果)。レーザー光を20μmにしぼり、その場所のフォトルミネッセンススペクトルを調べると局所的なTe濃度が測定できる。そこで宇宙で成長したGaSb結晶のたて断面の上をSRPLを用いて場所を変化させながらスペクトルのピーク波長に対する分布を求めた。これによると、地上で成長させた種結晶部分ではTe濃度は約2×10^<11>/cm^3の一定値をとるが、宇宙で成長が開始された部分では偏析現象のため急落し、その後急速に2×10^<17>/cm^3の値に回復する。この結果から融液内には流れは殆どなかったものと考えられる。
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