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本研究では、PLD法を用いることによって成長温度を低減し、SiC基板上に均一な組成をもった高品質In_xGa_<1-x>N(0【less than or equal】x【less than or equal】1)混晶薄膜のヘテロエピタキシャル成長の実現を目的としている。本年度はSiC基板の表面状態がGaN薄膜の結晶性に与える影響、およびGaN薄膜成長の初期過程における成長様式、低温成長における成長条件依存性を解明した。基板として化学的機械研磨したSic基板、および熱処理により原子レベルで平坦化したSiC基板を用いた。GaN薄膜の成長を行ったところ、化学的機械研磨したSiC基板上では300℃以下の低温では多結晶となったのに対し、原子レベルで平坦化したSiC基板上では室温でもエピタキシャル成長が実現した。GaNの成長様式について成長温度依存性を調べたところ、500℃以上では3次元的な成長であったのに対して、室温ではlayer-by-layer成長となることが明らかになった。これは、室温成長を行うことによりGaNの核形成密度が高まり、二次元的な成長が促進されたことを示唆している。室温成長したGaN薄膜の表面形状を調べたところ、明瞭なステップアンドテラス構造が観察され、原子レベルで平坦な表面であることが分かった。そのステップ高さは0.76nmであり、GaNの3原子層に相当するものであった。これらの結果から、原子レベルで平坦なSiC基板を用いて室温成長を行うことにより、表面平坦性に優れた高品質GaN薄膜の作製が可能になることが明らかとなった。本年度に得られた知見を基に、次年度ではIn_xGa_<1-x>N薄膜作製を行いその構造特性、光特性を評価するとともにデバイス応用の可能性を追求する。
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