| 研究概要 |
本研究では、窒素活性種を照射したガリウムヒ素(GaAs)表面の構造と電子状態を原子レベルで評価することにより、GaAs結晶中への窒素(N)原子取り込みのメカニズムを解明し、高N濃度のGaNAs結晶作製に向けた指針を得ることを目的としている。
本年度は、昨年度までのGaAs(001)表面の窒化の結果を踏まえ、極性面である(111)Aおよび(111)B表面の窒化を行った。MBE法によって作製した(111)A-(2x2)および(111)B-(2x2)表面に460-580℃の温度で窒素の照射を行い、表面の周期性をRHEEDで確認した後、XPSによって表面の組成を評価した。
(111)A表面の場合、580℃でAs分子線を照射しない条件下で窒化を行った際に(2√3x2√3)構造が出現し、それ以外の条件下では(1x1)構造が観測された。窒素の吸着量は基板温度やAs分子線の有無に強く依存せず、(001)の場合と同等かそれ以下であった。
(111)B表面の場合は、表面における窒素の挙動は基板温度とAs分子線の有無に強く依存する。比較的低温でAs分子線を照射した場合には、窒素はほとんど吸着せず(2x2)表面が保持される。一方、540-580℃において、As分子線無しで窒化した場合にはGaN(0001)面が形成された。
窒化した(111)A, (111)B表面上でのGaAsの再成長も試みた。(001)表面の場合には、0.2ML以上の窒素が吸着した表面では三次元成長が起こるが、(111)A面の場合、0.25MLを超えた窒素が吸着した表面上であってもGaAsは二次元成長する。また、GaNが形成されたGaAs(111)B表面上でもGaAsは二次元成長することがRHEED観察より明らかとなった。以上の結果から、GaAs{111}面を使うことによって高濃度のNをδドープできる可能性が示唆される。
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