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本研究は、高速で大面積化が容易であり、しかも再現性良くIII族窒化物半導体、特にGaNの単結晶基板を得る方法を確立する事、及びその基板上に低次元構造を作製し、量子サイズ効果の発現、及びデバイスに応用する事を目的として実施された。以下、主な成果を纏める。
(1)GaN単結晶基板の作製
三塩化ガリウムをガリウム原料とするHVPE法及びTMGaをガリウム原料とするOMVPE法それぞれの長所を生かし、同一炉でHVPE法とOMVPE法が行える装置を試作した。まず、OMVPE法でサファイア上に、低温堆積緩衝層を介して高品質GaN薄膜を成長の後、HVPE法でGaNを高速成長させる事により、10μm程度の膜厚のGaNを再現性良く得る事が可能になった。
(2)GaN上のIII族窒化物量子構造
非対称反射回折点付近での逆格子X線回折強度マッピングにより、GaInN及びAlGaNがGaNにコヒーレント成長する事を初めて見出した。また、その歪誘起圧電効果による内部量子閉じ込めシュタルク効果を初めて検証した。
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