| 研究課題/領域番号 |
11450003
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
尾鍋 研太郎 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (50204227)
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| 研究分担者 |
黄 晋二 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50323663)
白木 靖寛 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00206286)
片山 竜二 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 (40343115)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2002
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| キーワード | III-V-N型窒化物混晶 / GaAsN / InGaAsN / InGaPN / 混晶半導体 / 巨大バンドギャップボウイング / MOVPE / RF-MBE |
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| 研究概要 |
GaAsNに代表されるIII-V-N型混晶半導体を、従来のN濃度限界を超えて実現し、これらの物質で示唆されている巨大ボウイング効果の詳細を明らかにすること、これらの物質において特徴的なN原子起因のバンド端近傍のエネルギー準位の特性を解明すること、これらの物質をデバイス材料として十分な品質にまで高めるために結晶欠陥を低減すること、ヘテロ構造および量子構造の実現などにより機能デバイスへの応用可能性を検証することなどを目標として研究を進めてきた。本研究期間内に有機金属気相成長(MOVPE)法および分子線エピタキシー(MBE)法により、GaAsN、GaPN、InAsN、GaPAsN、InGaAsN、InGaPNなど多種にわたる材料のエピタキシャル成長条件を確立し、従来の限界を超えた高N濃度混晶を実現した。例えば、GaAsNおよびInAsNにおいてはMBE法によりそれぞれN濃度4.5%および5.5%のものを、発光特性を保持した品質で実現した。また結晶構造解析と光学的手法を中心とする物性評価により、巨大ボウイングの詳細、バンド端近傍順位の局在性とその期限である組成揺らぎの特性について明らかにした。例えば、InGaAsNにおいては、発光波長の温度依存性および励起強度依存性における特異な振る舞いが、混晶の不可避的な組成不均一性に起因する励起子の局在状態の効果であることを明らかにした。またN濃度の増加に伴う結晶欠陥の発生形態を明らかにした。ヘテロ構造においては、格子整合近傍組成において高品質の結晶層が得られ、発光デバイスや機能電子デバイスの材料としての有望な特性を実証した。このような成果により本研究の当初の目的は、研究期間内にほぼ達成された。
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