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本研究は超低損失パワー素子を実現するために、窒化物半導体ヘテロ接合構造を利用した半導体材料の内部電界制御を体系化することを目的の一つにしている。ヘテロ接合構造を利用した半導体デバイスを作製するにあたって、最も重要な点の一つは、良質なヘテロ接合界面を形成することである。ヘテロ接合界面においては、異種材料を連続的に成長するために、欠陥が導入されやすく、これらの欠陥がヘテロ接合界面の電子輸送特性を劣化させることを防止することがデバイス特性向上の鍵となっている。ところが、半導体材料ヘテロ接合構造における界面欠陥を評価する手法はこれまで報告されておらず、例えばフォトルミネッセンス法を適用して、結晶表面近傍の欠陥情報を一括して評価する以外に方法はない。そのために、ヘテロ接合構造におけるヘテロ接合界面の電子特性を評価する手法を確立することが、良質なヘテロ接合界面を作製するための第一歩となる。そこで、AlGaN/GaN構造を成長後に、ショットキーダイオード構造を作製して、光容量分光法を適用することによって界面欠陥情報を抽出する試みを行った。その結果、ショットキー電極に印加する電圧を制御することによって、ヘテロ接合界面近傍に存在する欠陥を検出可能であることが明らかになった。得られた結果を、GaN単膜に対する結果と比較することで、AlGaN/GaNヘテロ接合界面に特有の欠陥準位が存在することを確認した。この手法で界面欠陥情報を得ることができれば、結晶成長条件ヘフィードバックすることで良質なヘテロ接合界面の作製が可能となることが期待される。
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