| 研究概要 |
3年前に,申請者の研究室でSi基板上の一部の領域で無転位GaP結晶を作製することができるようになっていた。有機金属気相成長法で結晶を作製している。そこでSi表面全体に無転位GaP結晶を作製することが具体的目標となった。有機金属気相成長装置の特徴と結晶成長メカニズムを考えながら研究を進めた。その結果,高品質結晶であることを示すクロスハッチパターンが基板全面に出るようになってきた。傾向として以下の点が解ってきた。
高い温度で結晶成長させるとうまくいかないというのが常識になっているが,条件さえそろえば必ずしもそうではないとが解った。すべての成長条件を確認したわけではないので不可欠というわけではないが,800℃以上でガス原料供給料を制御すると高品質結晶が基板全面に成長させることができることがわかった。成長初期のGaPの構造を調べた。温度が高くなるほど島の密度が増加し,島が小さくなることが分かった。臨界膜厚以下で島が合体し,膜になることも確認した。
GaPをベースとした発光デバイス実現のため,InPドットを作製した。成長温度を低くするとドットの密度が増加することが分かった。また,その密度の最大値は3×10^<10>cm^<-2>であった。ドットの大きさは小さくなってきていて,もう少しで無転位のドットが作成できるのではないかと考えられる。成長温度が540℃のときPH_3流量が低くなるとドットの密度が増加することが分かった。これはInの移動がPH_3流量が増えると減少し,ドットが小さくなるという予想に反した。温度が高い時に,PH_3の分解が高くなるため,逆にPH_3流量を減らす必要があると考えられる。
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