超微細構造GaInAs/InPデバイス作製技術に関する研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63850077
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 古屋 一仁 東京工業大学, 工学部, 教授 (40092572)
• 研究分担者: 宮本 恭幸 東京工業大学, 工学部, 助手 (40209953)
• キーワード: 極微細構造 / 有機金属気相成長法 / OMVPE / 電子ビ-ム露光法 / 電子波反射 / ドライエッチング / 量子細線レ-ザ / OMVPE埋め込み成長

研究概要

本研究は、GaInAs/InP高密度極微細周期構造を半導体中に形成することを目指し、電子ビ-ム露光法と有機金属気相成長(OMVPE)法とを組み合わせて研究を行い、最終年度平成元年度には以下の成果を得た。
1.昨年度の成果を基に、さらなるOMVPE条件把握によりバックグラウンドキャリア濃度を10^<13>cm^<-3>台に抑え、多重量子井戸の室温光吸収特性で強い励起子スペクトルを観測した。この技術を基に、ホットエレクトロントランジスタ構造を作製し、良好なエミッタ接地動作を確認すると共に、ヘテロ界面における電子波反射を観測し、良好な成長界面を達成した。
2.昨年度に引続き、電子ビ-ム露光および2段ウェットケミカルエッチングによる極微細周期構造の形成を試み、レジストパタ-ンにおいて、40nm周期パタ-ンを、エッチング後において、世界最小周期のピッチ50nmのInP周期構造の形成を達成した。
3.ドライエッチングによる極微細周期構造形成を研究し、加工損傷を抑えるため高真空中で加速電圧を20Vと従来になく低く抑えることにより、フォトルミネッセンス劣化が生じない垂直エッチングを達成し、可能性を見いだした。
4.加工損傷を避けるパタ-ン転写法としてOMVPE選択成長法を研究し、選択成長による結晶のフォトルミネッセン発光からその結晶性を確認すると共に、SiO_2極微細周期パタ-ンを用いて、周期70nmのInP周期構造を形成することに成功した。
5.極微細周期構造のOMVPE埋め込み成長技術を研究し、成長温度を520℃に低下させることにより、周期70nm、深さ40nmの周期構造の形状を保持した埋め込みに成功した。量子細線レ-ザ発振を得て再成長結晶の良さを確認した。
以上本研究では、損傷導入が少ない化学エッチングを用いて、制御された形状で現在得られる最小の周期で極微周期構造をGaInAs結晶中に埋め込むことを達成した。さらなる微細化と埋め込む界面の評価、それによる特性向上を図っていくことが今後の課題である。

研究成果

• [文献書誌] M.Aoki: "1.5μm GaInAsP/InP Distributed Reflector(DR)Laser with High-Low Reflection Grating Structure" Electron.Lett.25. 1650-1651 (1989)
• [文献書誌] M.Cao: "Lasing action in GaInAs/GaInAsP quantum-wire structure" Trans.IEICE of Japan. E73. 63-70 (1990)
• [文献書誌] K.Furuya: "Possibility of high speed device on electron wave principle" J.Cryst.Growth. 98. 234-242 (1989)
• [文献書誌] 宮本恭幸: "化学エッチング" 応用物理. 58. 1383-1384 (1989)
• [文献書誌] 古屋一仁: "電子波デバイス" 電子情報通信学会誌. 72. 994-996 (1989)
• [文献書誌] K.Furuya: "Theoretical characteristics of electron diffraction transistor" Trans.IEICE of Japan. E72. 307-309 (1989)
• [文献書誌] K.Uesaka: "High efficiency hot electron transport in GaInAs/InP hot electron transistor grown by OMVPE" Electron.Lett.1. 126-128 (1989)
• [文献書誌] E.Inamura: "Wet chemical etching for ultra fine periodic structures;rectangular InP corrugations of 70nm pitch and 100nm depth" Jpn.J.Appl.Phys.28. 2193-2196 (1989)
• [文献書誌] K.Kurshima: "Theoretical study of electron wave diffraction caused by transverse potential grating -effect of incident angle" IEEE J.Quantum Electron.25. 2350-2356 (1989)
• [文献書誌] Y.Miyamoto: "Observation of quantum coherence properties of hot electron" IEEE Trans.Electron Devices. 36. 2620 (1989)