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2005 年度 実績報告書

サーフアクタントMBEによる高ホール濃度・高品質p-型Zn0の成長技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 17360001
研究機関東北大学

研究代表者

八百 隆文  東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 教授 (60230182)

研究分担者 ちょ 明煥  東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (00361171)
花田 貴  東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80211481)
キーワードZnO / 分子線エピタキシー / サーフアクタント / 低温成長 / p型ドーピング / 窒素 / 酸化物半導体 / II-VI族化合物
研究概要

本年度はZn極性面上で原子状水素がサーフアクタントとして機能することを初めて見出した。(従来はO極性面でのサーフアクタント効果は報告されていたが、Zn極性面でのサーフアクタント効果は本研究が嚆矢である。)その結果、水素サーフアクタント分子線エピタキシ(MBE)成長では、サーフアクタントを用いない通常のMBE成長の基板温度より200℃程度の低温成長下でも高温成長と同程度の高品質ZnO単結晶膜がエピタキシ成長することを見出し、高品質ZnO単結晶膜の低温成長技術を確立することができ、アクセプター不純物である窒素を高濃度にドーピングするための準備を完了した。具体的な研究実績は下記のようである。
(1)サーフアクタント有りの場合と無しの場合の両方の条件下でのMBE成長をZn極性面について系統的に進め、種々の基板温度における最適のZn/O分子線フラックス比を求めた。
(2)成長過程を高速電子線回折(RHEED)、成長モフォロジーを原子間力顕微鏡(AFM)によって評価した。サーフアクタント無しの通常のMBE成長では600℃の基板温度以上で2次元成長し、その温度以下では3次元成長するのに対して、サーフアクタントMBEでは400℃以上での基板温度で2次元成長することを見出した。これにより、2次元成長温度を200℃低下できることを見出した。
(3)成長したZnO単結晶エピタキシ膜をX線回折、フォトルミネッセンス(PL)によって評価した。サーフアクタントMBE成長膜、通常のMBE成長膜ともに基板温度の上昇とともに結晶性が向上すること、PL強度の増強が見出された。サーフアクタントMBEによって基板温度400℃で成長したZnO膜のX線回折半値幅、PL強度とスペクトルは通常のMBE法によって成長したZnO膜のX線回折半値幅、PL強度とスペクトルと同程度であった。すなわち、結晶性の観点からも成長温度を200℃低下できることを見出した。なお、400℃でのサーフアクタントMBE成長膜のX線回折半値幅は(0002)ωロッキングカーブ測定で20秒、(10-11)ωロッキングカーブ測定で30秒程度と十分の高品質であった。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2005

すべて 雑誌論文 (13件)

  • [雑誌論文] Nucleation and growth modes of ZnO deposited on 6H-SiC substrates2005

    • 著者名/発表者名
      ABMA.Ashrafi, Y.Segawa, K.Shin, J.Yoo, T.Yao
    • 雑誌名

      APPLIED SURFACE SCIENCE 249(1-4)

      ページ: 139-144

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] The effect of surface treatment on Zinc Oxide2005

    • 著者名/発表者名
      H.Suzuki, T.Minegishi, Z.Vashaei, MW.Cho, T.Yao
    • 雑誌名

      COMPOUND SEMICONDUCTORS 2004, PROCEEDINGS INSTITUTE OF PHYSICS CONFERENCE SERIES 184

      ページ: 385-388

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Issues in ZnO homoepitaxy2005

    • 著者名/発表者名
      MW Cho, C.Harada, H.Suzuki, T.Minegishi, T.Yao, H.Ko, K.Maeda, I.Nikura
    • 雑誌名

      Superlattices and Microstructures 38(4-6)

      ページ: 349-363

  • [雑誌論文] Nucleation and interface chemistry of ZnO deposited on 6H-SiC2005

    • 著者名/発表者名
      ABMA.Ashrafi, Y.Segawa, K.Shin, T.Yao
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B72(15)

      ページ: 155302

  • [雑誌論文] Capacitance-voltage Characteristics of ZnO/GaN2005

    • 著者名/発表者名
      DC.Oh, T.Suzuki, JJ.Kim, H.Makino, T.Hanada, T.Yao, HJ.KO
    • 雑誌名

      APPLIED PHYSICS LETTERS 87(16)

      ページ: 162104

  • [雑誌論文] Structural variation of cubic and hexagonal MgxZn1-xO layers grown on MgO(111)/C-sapphire2005

    • 著者名/発表者名
      Z.Vashaei, T.Minegishi, H.Suzuki, T.Hanada, MW.Cho, T.Yao, A.Setiawan
    • 雑誌名

      JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 98(5)

      ページ: 054911

  • [雑誌論文] Electrical characterization for ZnO layers grown on GaN templates by molecular-beam epitaxy2005

    • 著者名/発表者名
      DC.Oh, T.Suzuki, JJ.Kim, H.Makino, T.Hanada, MW.Cho, T.Yao, JS.Song, HJ.Ko
    • 雑誌名

      JOURNAL OF VACUUM SCIENCE&TECHNOLOGY B23(3)

      ページ: 1281-1285

  • [雑誌論文] Selective growth of Zn-and O-polar ZnO layers by plasma-assisted molecular beam epitaxy2005

    • 著者名/発表者名
      T.Minegishi, J.Yoo, H.Suzuki, Z.Vashaei, K.Inaba, K.Shim, T.Yao
    • 雑誌名

      JOURNAL OF VACUUM SCIENCE&TECHNOLOGY B23(3)

      ページ: 1286-1290

  • [雑誌論文] Control of crystal polarity of ZnO and GaN epitaxial layers by interfacial engineering2005

    • 著者名/発表者名
      KW.Jang, T.Minegishi, T.Suzuki, SK/Hong, DC.Oh, T.Hanada, MW.Cho, T.Yao
    • 雑誌名

      JOURNAL OF CERAMIC PRGCESSING RESEARCH 6(2)

      ページ: 167-183

  • [雑誌論文] Structure properties and phase evolution of MgxZn1-xO layers grown on c-sapphire by P-MBE2005

    • 著者名/発表者名
      Z.Vashaei, T.Minegishi, H, Suzuki, MW.Cho, T.Yao
    • 雑誌名

      COMPOUND SEMICONDUCTORS 2004, PROCEEDINGS INSTITUTE OF PHYSICS CONFERENCE SERIES 184

      ページ: 415-418

  • [雑誌論文] ZnO epitaxial layers grown on APO c-sapphire substrate with MgO buiter by plasma-assisted molecular beam epitaxy(P-MBE)2005

    • 著者名/発表者名
      MW.Cho, A.Setiawan, HJ.Ko, SK.Hong, T.Yao
    • 雑誌名

      SEMICUNDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY 20(4)

      ページ: S13-S21

  • [雑誌論文] Characteristics of Schottky contacts to ZnO:N layers grown by molecular-beam epitaxy2005

    • 著者名/発表者名
      DC.Oh, JJ.Kim, H.Makino, T.Hanada, MW.Cho, T.Yao, HJ.Ko
    • 雑誌名

      APPLIED PHYSICS LETTERS 86(4)

      ページ: 042110

  • [雑誌論文] Electron-trap centers in ZnO layers grown by molecular-beam epitaxy2005

    • 著者名/発表者名
      DC.Oh, T.Suzuki, JJ.Kim, N.Makino, T.Hanada, MW.Cho, T.Yao
    • 雑誌名

      APPLIED PHYSICS LETTERS 86(3)

      ページ: 0329090

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公開日: 2007-04-02   更新日: 2016-04-21  

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