GaN/AlGaN微細六角錐列の作製とその電子・光物性に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450117
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 澤木 宣彦 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70023330)
• 研究分担者: 山口 雅史 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (20273261)
• キーワード: 窒化物半導体 / 微細構造 / 量子井戸 / 選択成長 / 傾斜基板 / TEM / ホトルミネッセンス / カソードルミネッセンス

研究概要

1.シリコン基板上への初期成長条件の最適化、特に前処理と緩衝層の最適化について検討した。シリコン基板上への窒化物の形成には、成長初期に形成される第一原子層が最も重要であり、アルミニウムとシリコンとの結合を促すため、成長開始前のアルミニウムによる表面処理が有効であることが新たにわかった。
2.シリコン基板上選択成長窒化物結晶の結晶性を検討するため、TEMならびにPL、CLによる結晶性の評価を行った。断面TEM像では、シリコンとのヘテロ界面付近で発生した転位が貫通転位とならず、横に曲がることによって成長表面に達しないことがわかった。高分解TEMによる格子像では、ヘテロ界面近傍にはアモルファス状の層があることがあるが、シリコンと窒化物とは格子不整を保ったままエピタキシャル成長することがわかった。
3.シリコン基板上に微細GaN/AlGaNヘテロ構造をストライプ状の窒化物結晶上に作製することに成功した。しかし、三角ロッド状の結晶の上にみられるC面は必ずしも平坦にならず、アルミニウムの混入により、試料表面上の化学種の拡散長が短くなるためと予想された。
4.マイクロマシンニングの技術を応用して傾斜シリコン基板上の表面を加工することによって(111)面を露出させここに選択成長を試み、C軸が傾いた窒化物結晶を得ることに成功した。
5.選択成長法による窓の大きさを2-300ナノメートルとしてその様子を観察した。ほとんどの窓領域で1個の成長核から成長が起こることが見いだされ、得られた結晶はきわめて高品質であることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] S.Tanaka: "Defect structure in selective area growth GaN pyramida on(111)Si substrate,"Appl.Phys.Lett.. 76. 2701-2703 (2000)
• [文献書誌] T.Kozawa,: "UV Photoemission study of AlGaN grown by metalorganic vapor phase epitaxy,"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・8. L772-774 (2000)
• [文献書誌] S.Tanaka,: "Transmission electron microscopic study of Selective area growth of GaN on(111)Si using AlGaN as an intermediate layer,"IPAP Conf Series. 1. 300-303 (2000)
• [文献書誌] Y.Honda,: "Selective growth of GaN microstructures on(111)facets of a(001)Si substrate by MOVPE,"IPAP Conf.Series. 1. 304-307 (2000)
• [文献書誌] T.Kozawa: "UP photoemission and field emission study of AlGaN/GaN emitters,"IPAP Conf.Series. 1. 989-992 (2000)
• [文献書誌] Y.Yamamoto,: "Optical study of impurity incorporation in an SAG-ELO GaN by MOVPE,"IPAP Conf.Series. 1. 308-311 (2000)