| 研究課題/領域番号 |
11305001
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
中嶋 一雄 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (80311554)
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| 研究分担者 |
宇治原 徹 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60312641)
佐崎 元 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60261509)
宇佐美 徳隆 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20262107)
石川 浩 (株)富士通研究所, 基盤技術研究所, 主席研究員
宮下 哲 富山医科薬科大学, 医学部, 助教授 (00219776)
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| キーワード | 溶質元素補給ゾーン成長法 / 多元系半導体バルク結晶 / その場観察 / SiGe |
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| 研究概要 |
組成が均一な多元系半導体バルク結晶を作製する技術は、格子定数、バンドギャップの選択肢を飛躍的に拡大する技術として期待されている。しかしながら、多くの多元系結晶の状態図から理解できるように、結晶組成は、成長温度に対し敏感に変化してしまうため、組成の均一な結晶を作製することは、極めて困難であった。
本研究では、溶質元素補給ゾーン成長法と、独自に開発した成長界面の位置・温度の「その場観察」システムを利用し、成長界面温度の精密な制御により、均一組成を有するSiGeバルク結晶の作製を試みた。SiGeは、歪みを制御したSi系ヘテロ構造用基板や、GaAsへの格子整合基板として期待されている材料である。
垂直に並べたGe単結晶、Ge多結晶、Si結晶を石英アンプルに真空封入し、温度勾配中に配置することにより、Ge多結晶及びGe単結晶の一部を融解させ、その融液中にSiを溶解・拡散させる。固液界面の過飽和を駆動力としてGe単結晶上にSiGe結晶を成長させた。アンプルを固定した場合の、界面位置の時間変化から、成長速度を見積もり、この速度とバランスさせて、アンプルを引き下げながら成長することにより、成長界面位置を一定に保ったまま、結晶成長を行うことに成功した。作製した結晶の組成分布を調べたところ、長さ20mm以上にわたって組成が均一なSi_<0.15>Ge_<0.85>バルク結晶が実現できていることが確認された。
今後、任意の組成のSiGeバルク結晶や、InGaAsバルク結晶など、他の材料系へも、この手法を適用し、独自の基板とエピタキシャル成長技術の融合による機能性材料の創製へと展開していく。
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