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半導体を利用したデバイスの高機能化が進むに従い、作製された半導体結晶構造の評価技術もますます、その重要度を増している。本研究では、原子層レベルに達した半導体ヘテロ成長層作製技術に対応し、原子層レベルで薄膜の組成や界面の組成分布、添加された不純物の分布や結晶中で不純物のとる位置など、を原子層単位で把握する技術を開発し、さらには得られる知見を利用して原子層レベルで良く構造制御の行われた結晶成長を実現することを目的としてた。
本年度は、蛍光EXAFS法とX線CTR法により半導体ヘテロ界面・不純物添加層の評価を行った。OMVPE法で作製したInP/InGaAs/InP試料およびEr添加InP試料を対象とし、InP/InGaAs/InP試料についてはヘテロ層の組成とその前後での組成分布を、Er添加InP試料については、Erの分布や、結晶中でEr原子周辺に作られる結晶構造を明らかにする研究を行った。
InP/InGaAs/InP試料については、X線CTR法を用い、ヘテロ界面近傍の1原子層ごとの組成分布が評価に成功し、試料の成長温度や、InGaAs層の膜厚などによって、試料中の組成分布が変化する様子を調べることができた。またEr添加InP試料については、Erのδ添加を行なった試料はX線CTR法により、Erの均一添加を行なった試料は蛍光EXAFS法により解析を行なった。両者は符合した結果を示し、Erの添加温度によって、Er原子周辺の結晶構造が変化すること、また、発光デバイスへの応用を考慮しておこなった発光特性の測定と対比すると、Er原子がInPのInに置換して結晶中に取り込まれる時、最も発光効率が高くなることが明らかとなった。
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