| 研究課題/領域番号 |
18K14140
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
富永 依里子 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (40634936)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | GaAs系半導体混晶 / 低温成長 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、光通信帯光源が利用可能なテラヘルツ（THz）波発生検出用光伝導アンテナの開発を行うことを目的としている。今年度は、その候補材料として研究代表者が取り組んでいるビスマス（Bi）系III-V族半導体の分子線エピタキシャル（MBE）成長装置を用いた低温成長に取り組んだ。
当該年度前半は、まず成長条件の探索を行うため、国内外の研究グループから報告されている文献調査を行った。Bi系III-V族半導体のMBE成長時におけるフラックス比、成長温度を丹念にグラフ化した。これは、研究代表者が当該半導体で従来ほとんど取り組まれてこなかった300 ℃以下の低温成長を行おうとしているためである。この調査の結果、成長温度を下げるほどAsフラックス量を通常よりも減らさなければならないことが判明した。これにより、今後、低温成長時のBi系III-V族半導体の表面状態を詳しく評価するという新たな研究内容を見出すこともできた。この得られた知見に基づき、当該年度後半は、実際にMBE成長を行った。試料をX線回折法（XRD）、ラザフォード後方散乱法（RBS）、走査型電子顕微鏡（SEM）で評価した結果、結晶内にBiが取り込まれていることを確認した。しかし、表面にGaドロップレットが形成されていることを確認し、このことからMBE成長時のAsフラックス量を減らしすぎたことによるBi原子の相分離の傾向がみられたと考えられる。
以上より、当該年度の成果として、Bi系III-V族半導体の低温MBE成長条件の方向性を明らかにすることができたことが挙げられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
Bi系III-V族半導体の低温MBE成長条件の方向性が明らかにできたため、順調に進んでいると判断した。一方で、現時点ではBi原子の結晶内での相分離の傾向が見えているため、今後の成長条件の探索で、相分離が解消できるかどうか留意して評価する必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
当該年度に、MBE成長時のAsフラックス量を減らしすぎたことによるBi原子の相分離の傾向がみられたため、次年度はまず、成長時のAsフラックス量を増やしながら成長条件の最適化を行う。試料表面のGaドロップレットが形成されなくなる条件を明らかにした後、当初目標の試料構造であるヘテロ構造の成長に着手する。
また、相分離のみられない試料が入手できるようになってからは、抵抗値、移動度、キャリア寿命を測定し、当初目的の数値が得られるかどうか確認する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
MBE装置の固体ソース（As, Ga, Biなど）や成長時の液体窒素などの消耗品使用量に当初見込みとの僅かな差異があり、次年度使用額が発生した。次年度もMBE成長を行うため、この差額は次年度の消耗品として直ちに使用予定である。研究計画に大きな変更はない。
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