| 研究課題/領域番号 |
11305001
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
応用物性・結晶工学
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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, 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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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2000
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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 |
本研究においては、半導体基板の格子定数、バンドギャップの選択肢を飛躍的に拡大し、新たな機能性ヘテロ構造の創製に結びつく技術として期待されている、組成が均一な多元系半導体バルク結晶の作製技術の開発と、その技術を利用したSiGeバルク結晶の作製に取り組んだ。
初年度には、溶質元素の補給が可能な高温ゾーン成長装置を設計し、作製と導入を行った。この装置は、成長界面の位置・温度の「その場観察」機構として、観察用のスリット部、界面位置測定のためのCCD、温度分布測定用にサーモビューアを兼ね備えているのが大きな特徴である。また、これらのデータを、成長用アンプルの引き下げ速度にフィードバック可能な制御機構も備えており、精密な界面温度の制御が可能な仕様となっている。
実際の成長は、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、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。アンプル移動に伴う、温度分布の変化は微小であり、界面位置の制御により、界面温度も一定に保ちながら成長することができた。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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