研究課題/領域番号 |
07505013
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研究機関 | 理化学研究所 |
研究代表者 |
青柳 克信 理化学研究所, 半導体工学研究室, 主任研究員 (70087469)
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研究分担者 |
沈 旭強 理化学研究所, 半導体工学研究室, 基礎科学特別研究員 (50272381)
岩井 荘八 理化学研究所, レーザー科学研究グループ, 先任研究員 (40087474)
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キーワード | 超音速 / 短パルスビーム / エピタキシャル / 結晶成長 / GaN |
研究概要 |
波長発光素子用材料として、III族窒化物半導体が最近、非常に多くの人々の注目を集めている。現在、III族窒化物は主に分子線エピタキシ-法(MBE)と有機金属化学気相成長法(MOCVD)などによって作られているが、しかし、これらの成長技術ではいろいろな問題点がある。従って、これらの問題点を克服するため、全く新しいエピタキシャル成長法が要求されている。 平成7年度では、我々の従来成長技術と全く異なる新しいエピタキシャル成長法“短パルス超音速ビームエピタキシ-"(SSBE法)を開発し、GaAs結晶成長に成功した。本研究では、このような新しいエピタキシャル成長法を用いて、III族窒化物の成長メカニズムを解明すると共に、その高品質化及びデバイスへ向けての実用化を目指す。本年度ではSSBE法の優れた特性をIII族窒化物結晶成長へ転換するために、装置の改造および基礎実験を行った。まず、窒化物結晶成長を行うため、従来のGaAs成長用の原料供給システムを窒化物成長用に全面的に引き直した。また、超音速パルスビームを入射させる時にチャンバの高真空環境を維持するため、有機金属材料ガスとアンモニアガスに強い拡散ポンプとターボ-モレキューラポンプの設計と発注を行い、成長装置を改良した。さらに、高温用の基板ヒーターを従来のと交換し、1200Cまで温度が上げられる様になった。以上の装置改造により、本装置では窒化物結晶成長は可能になった。 短パルス超音速ビームエピタキシ-では有機金属原料を使い薄膜を成長するが、その基礎実験として、有機金属原料を使い通常のCBEモードで窒化物のGaN結晶成長を行った。原料として、TEGとアンモニアガスを使う。サファイヤ基板上でGaNの成長に成功した。成長中にRHEED(Reflected High Energy Electron Diffraction)で成長の様子を詳しく観察し、成長過程をコントロールができた。さまざまな成長条件で成長を行い、できた結晶をX線回析評価、光学的(PL測定)の測定及び原子間力顕微鏡(AFM)などにより評価したところ、普通のMOMBE法と同程度品質のGaN結晶ができたことがわかった。
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