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半導体微細加工技術を用いたマイクロ電気機械システム(MEMS)は、情報通信や医療、バイオ、環境分析、自動車など多岐に渡る分野において応用が進められているが、光応用においては高輝度光源の集積が困難であったため素子の小型化や高機能化が滞っていた。本研究では、Si系MEMSと窒化物系LEDを集積した新構造MEMSを実現するための基盤技術として、Si(111)基板上に窒化物系発光素子を低温作製する技術の開発を行った。前年度において、低温パルススパッタ法によるSi基板上へのGaN薄膜成長のための、界面反応バリア層やGaN極性制御プロセスを開発した。本年度は、前年度までに開発した技術を用いて、LED作製プロセスの構築を行った。まず、高輝度LEDの作製に不可欠なInGaN多重量子井戸構造の作製技術を開発した。Ga極性GaN/AlN/Siの上に、5周期の[InGaN/GaN]量子井戸構造(MQW)を形成した。反射高速電子線回折像においてシャープなストリークパターンが観測され、MQW構造が高い平坦性を有している事が分かった。また、高分解能X線回折測定を行ったところ、GaNとAlNの0002回折と共に、MQW構造に由来するサテライトピークが明瞭に観測された。これは、MQW構造内のInGaN/GaN界面が急峻かつ平坦であることを示唆する。続いてp型GaN層を積層した後に、パターニングと電極形成を行い、LEDを作製した。電流注入を行ったところ、明瞭な発光が観測され、低温スパッタ法によって作製したSi基板上のLEDが正常に動作することを確認した。また、パターニングされたSi基板上においても、低温スパッタ法によってGaN薄膜のエピタキシャル成長が可能であることを見出した。これらの結果から、低温スパッタ法はSi系MEMSとGaN系LEDの集積に極めて有望な技術である事が明らかになった。
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