| 研究概要 |
簡単な結晶成長プロセスを用いて、より高い結晶品質を持つGaNエピ層を得るために、GaN成長層中に金属を埋め込むことによって有機金属気相成長法により成長させたサファイア基板上GaN層の転位密度の削減を試みた。使用する金属としては、Ga金属がGa, Al, In, Mgの低融点金属の中では最も適していた。ソースガスとしてTMG(トリメチルガリウム)のみを供給することにより、Gaドットが850℃で0.6μm厚のGaN層(下地層)上に自動的に形成された。同一堆積時間において、TMGソースガス流量を増やすにつれて、下地層上のGaドットのサイズは次第に大きくなり、またその密度は次第に減少した。1040℃において、種々の大きさと密度のGaドットを形成したGaN下地層上にGaN層を再成長させた。再成長速度を速くしたとき、Gaドットは容易に埋め込むことができ、再成長層の表面モフォロジーや結晶性が改善されることがわかった。再成長GaN層上に堆積したInGaNカバー層の表面に見られるピット密度によって評価したGaN再成長層の転位密度は、Gaを埋め込まない標準的なエピ層の場合の5×10^9/cm^2から、2回Gaドット層を埋め込んだサンプルでの2×10^7/cm^2にまで減少した。また、再成長層の結晶学的な傾きは小さく、横方向成長方位には依存しないことがわかった。
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