有機金属気相成長による原子オーダでの平坦ヘテロ界面形成と電子波共鳴による評価

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09750346
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 須原 理彦 東京工業大学, 量子効果エレクトロニクス研究センター, 助手 (80251635)
• キーワード: 有機金属気相成長 / InP / GaInAs / 共鳴トンネルダイオード / ヘテロ界面平坦化 / ステップフローモード / 共鳴エネルギー準位幅

研究概要

本研究では、InP/GaInAs共鳴トンネルダイオードを有機金属気相成長法により作製し、実測したデバイスの電流・電圧特性から結晶成長条件とヘテロ界面の原子オーダとの関係を明らかにすることを目的としている。この現有装置では、川続有機金属材料としてトリエチルインジウム、トリエチルガリウムを、V族材料としてフォスフィン、アルシンを用いた。それら材料ガスの流量を制御し、特にV族対川族ガスの流量比を2000程度と大きくすることにより原子オーダで平坦な成長面を実現した。この様な高V/川比の実現は他の結晶成長法と比べて有機金属気相成長法が適している。成長温度600℃の場合原子層ステップと均等幅の平坦テラスが形成可能な成長速度の上限はInPで0.5ML/secであることがわかった。成長表面の原子オーダでの観測には原子間力顕微鏡を用い基板上のステップ形状の均一性も数十μm四方で確認している。得られた平坦化成長条件を用いてInP/GaInAs共鳴トンネルダイオード元ウエハを作製した。試作した共鳴トンネルダイオードの電流-電圧特性の2階微分特性からInP/GaInAs/InP量子井戸の共鳴エネルギー準位幅を評価し、ステップフロー成長により共鳴準位幅が10meV程度に狭搾化できることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] T. Oobo, R. Takemura, M. Suhara, Y. Miyamoto and K. Furuya,: "″High peak-to-valley current ratio GainAs/GaInP resonant tunneling diodes″" Jpn. J. Appl. Phys.36・8. 5079-5080 (1997)
• [文献書誌] R. Takemura, M. Suhara, T. Oobo, Y. Miyamoto and K. Furuya,: "″Characteriztion of GaInAs/InP triple-barrier resonant tunneling diodes grown by Organo-metallic vapor phase epitaxy for phae coherence estimation at high temperature″" Jpn. J. Appl. Phys.36・3B. 1846-1848 (1997)
• [文献書誌] M. Suhara, C. Nagao, H. Honji, Y. Miyamoto, K. Furuya and R. Takemura,: "″Atomically flat OMVPE growth of GaInAs and InP observed by AFM for level narrowing in resonant tunneling diodes″" J. Cryst. Growth. 179. 18-25 (1997)