窒化ガリウムインジウム単結晶膜のp形ド-ピングに関する研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06650369
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 長友 隆男 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (70052868)
• キーワード: 窒化ガリウム・インジウム / 有機金属気相成長 / エピタキシャル成長 / p形伝導 / 青色発光素子用材料 / 紫外線照射 / フォトルミネセンス / 不純物準位・アクセプタ

研究概要

平成6年度の助成を受けて反応炉を窒素系に改造し、本研究の主たる研究目的である窒化ガリウム・インジウム(GaInN)混晶膜へp形不純物であるマグネシウム(Mg)のド-ピングを行ってきた。従来、我々の研究グループでは、結晶成長の反応系を減圧にして成長を行っていたが、窒素空孔を減らすために本年度は1気圧に近い成長圧力(700Torr)で結晶成長を行った。成長条件はほぼ確立できたと考えている。GaN膜でキャリア濃度が10^<16>cm^<-3>程度まで減少している。製膜後の熱処理方法の最適化を図る必要がある。
サファイア基板上のGaNエピタキシャル成長膜でキャリア濃度が10^<16>cm^<-3>オーダー、GaN(0002)面のX線回析ピークの半血幅390arcsec.(二結晶X線ロッキングカーブによる)程度で良質の膜を得ている。良質の結晶を得た同一条件でMgをドープしたGaN膜を作製、窒素雰囲気中で熱処理を施してp形膜を得、このGaN pn接合で発光波長420nmの青色発光を得ている。GaN、GaInN、GaAlNの屈折率などの光学定数の測定は、その波長依存性も含めて、反応系から試料を取り出し、扁光解析装置(エリプソメーター)を用いて行っている。これらの測定値はレーザーダイオード設計のための必要不可欠のものである。GaN、GaInN、GaAlNを積層に堆積させたダブルヘテロ接合で低電圧駆動で、高輝度の発光ダイオード(LED)を作製することが可能となった。現在、p-GaN/GaInN/n-GaNダブルヘテロ接合LEDの作製を進めている。レーザーダイオードに発展させるために、どのような方法でキャビティを作製するかも併せて検討している。

研究成果

• [文献書誌] T. Nagatomo and O. Omoto: "Physical Properties of Gallium Indium Nitride Films Prepared by Photo-Assited MOVPE" Journal de Physique IV. Vol.5. 1173-1178 (1995)
• [文献書誌] H. Ishikawa, T. Soga, T. Nagatomo, T. JImbo and M. Umeno: "Highly c-axis aligned GaN thin film grown on Si using GaP intermediate layer by metalorganic chemical vapor deposition." Proc. of Int'l Symp. on Blue Laser and Light Emitting Doides, Chaba Univ., Japan. 526-529 (1996)
• [文献書誌] K. Yokouchi, T. Araki, T. Nagatomo, O. Omoto: "Epitaxial Growth of GaN Films on Silicon Substrates by MOVPE" Proc. of In'tl Conf. on Silicon Carbide and Related Materials, Kyoto, Japan. (to be published.). (1996)
• [文献書誌] H. Okumura, K. Ohta, K. Ando, W. W. Ruhle, T. Magatomo, S. Yoshida: "Bandgap Energy of Cubic GaN" 6th In'tl Conf. on Silicon Carbide and Related Materials, Kyoto, Japan. (to be published.). (1996)
• [文献書誌] H. Okumura, K. Ohta, T. Magatomo, S. Yoshida: "Observation of MBE-Grown Cubic-GaN/GaAs and Cubic-GaN/3C-SiC Interfaces by High Resolution Transmission Electron Microscope." Proc. of Topical Workshop on III-V Nitrides, Nagoya, Japan (Journal of Crystal Growth). (to be published.). (1996)
• [文献書誌] R. Nowak, T. Soga, T. Nagatomo, S. Maruno and M. Umeno: "Nano-Indentation characterization of InGaN Thin Films Deposited onto Sapphire by MOCVD Method." Proc. of Topical Workshop on III-V Nitrides, Nagoya, Japan (Journal of Crystal Growth). (to be published.). (1996)
• [文献書誌] T. Nagatomo, K. Yokouchi, O. Omoto: "GaN and GaInN Epitaxial Films Prepared by MOVPE." Proc. of 13th In'tl Conf. on Chemical Vapor Deposition (CVD X III). (to be published.). (1996)
• [文献書誌] 森田毅、宮脇誠、横内健一、荒木朋和、長友隆男、大本修: "MOVPE法によるGaNエピタキシャル成長-サファイア基板のミスオリエンテーションの影響-" 第43回応用物理学関係連合講演会講演予稿集26aZB-2. 188 (1996)
• [文献書誌] 太田一生、浜口寛、奥村元、長友隆男、吉田貞史: "ECRプラズマを用いたガスソースMBE法による立方晶GaNの成長" 第43回応用物理学関係連合講演会講演予稿集26aZB-8. 244 (1996)