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本研究では反射率差分光(RDS)装置を用いて窒化物半導体などワイドギャップ半導体ヘテロ界面原子の配置の仕方や結晶欠陥の発生による局在電子状態や界面built-in電界による線型電気光学効果を明らかにすることを目的にしている。半導体ヘテロ界面では格子定数の不一致によって発生する転移、異なる半導体同士を接合したときのヘテロバレントな界面の発生などによって多様な電子状態が界面に局在して存在する。これらの詳細な評価は高品質な結晶成長をする上で欠かせない。
これら目的を実現するため(a)成長過程での原子の配置による電子構造の解明、(b)熱処理による界面変化に関わるダイナミックスの解明に着目した研究を行い、下記の点を明らかにできた。
(1)InGaN結晶成長過程のRDS分光
RF窒素プラズマソースをい用いてInGaNをGaAs(001)基板に成長した。結晶成長その場のRDS分光を行い、これまでに得られた研究成果と比較しながら界面における局在電子状態の形成について明らかにした。また、結晶成長条件と界面電子構造との関係を解明し界面制御方法を構築した。
(2)多波長同時のRDS測光による界面電子構造のダイナミックス
本研究では同時分光が可能であ多ので結晶成長中に成長を中断することなく同時にRDS測定を行うことができる。これによりRHEEDとRDSの同時観測から転移の貫通による電子構造に及ぼす影響を明らかにできたとともに界面電界の発生について調べ上げ、原子レベルでの成長ダイナミックスモデルを構築した。
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