マイクロバランスと光を用いたGaAs表面反応過程の原子・分子レベルのその場測定

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09450009
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 纐纈 明伯 東京農工大学, 工学部, 助教授 (10111626)
• 研究分担者: 高橋 直行 東京農工大学, 工学部, 助手 (50242243) ; 関 壽 東京農工大学, 工学部, 教授 (70015022)
• キーワード: その場測定 / 水素吸着 / As脱離 / GaAs / 表面再構成 / 光 / マイクロバランス / ALE

研究概要

本年度は本研究(3年間)の初年度に当たり、装置の改良を行うとともにGaAs基板結晶上への水素吸着過程に関する研究およびGaN系結晶成長の熱力学解析を行った。主な成果を下記に示す。購入した備品はその場測定装置の改良に用いた。
1.GaAs(001)面と異なり、表面原子の化学結合状態が異なるGaAs(111)B面を用いた水素吸着に関する研究を行い、一つの吸着過程を持つGaAs(001)面と異なり二つの吸着過程が存在することを明らかにした。
2.さらに、どちらの吸着過程もラングミュアー吸着等温式により良く説明でき、一方は2次、他の過程は1次であることを示した。
3.温度を変化させた研究により、これらの反応過程におけるエンタルピー変化量を明らかにした。
4.GaNおよびInGaNエピタキシャル成長における熱力学解析を行い、成長が起こる主な反応およびそれに関与する分子種を明らかにするとともに、原料送入比と析出組成の関係を明らかにした。
これらの成果は、「研究発表」の項に示した論文に投稿し掲載されている。また、現在投稿中の論文も多数ある。2、3年目は、本年度の成果を踏まえて、
1.(111)A面での水素吸着過程のその場測定
2.GaAs表面からのAs脱離過程のその場測定
3.各種吸着および脱離に伴う表面再構成構造を第一原理計算により明らかにするとともに、エネルギー変化の実験値との比較から、その反応仮定を明らかにする。

研究成果

• [文献書誌] A.Koukitu, N.Takahashi, N.Taki, H.Seki: "Thermodynamic Analysis of the MOVPE growth of In_xGa_<1-x>N." J.Crystal Growth. 170. 306-311 (1997)
• [文献書誌] A.Koukitu, N.Takahashi, H.Seki: "Thermodynamic Study on Metalorganic Vapor-Phase Epitaxy Growth of Group III Nitrides." Jpn.J.Appl.Phys.36. L1133-L1135 (1997)
• [文献書誌] A.Koukitu, H.Seki: "Thermodynamic Analysis on Molecular Beam Epitaxy of GaN,InN and AIN." Jpn.J.Appl.Phys.36. L750-L753 (1997)
• [文献書誌] T.Taki, T.Nakajima, A.Koukitu, H.Seki: "Substitution Reaction of Surface Adsorbed P Atoms in the GaP/GaAs Atomic Laver Epitaxy." J.Crystal Growth. 183. 75-80 (1998)