有機金属気相成長用の新窒素ソースとアルキル金属の反応機構の解明と窒化物混晶の成長

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650021
• Research Institution: Kanazawa Institute of Technology
• Principal Investigator: 石井 恂 金沢工業大学, 工学部, 教授 (30222946)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮田 俊弘 金沢工業大学, 工学部, 助教授 (30257448)
• Keywords: モノメチルヒドラジン / 有機金属化学気相成長装置 / 四重極質量分析 / InGaN / トリメチルインジウム / 熱分解 / 生成分子種

Research Abstract

有機金属化学気相成長装置の成長室内で基板を設定するサセプタの幾何学的構造に工夫を行い、反応ガスのサンプリングを効果的に四重極質量分析計へ導入することが出来るようにして、反応機構の解析を行った。また、そのサセプターを用いて窒化物混晶InGaNの成長条件を検討した。
60Torrの減圧のもとで、サセプタの温度を室温から650℃程度にかえて、成長用の窒素ソースであるモノメチルヒドラジンだけを供給し生成ガスを、四重極質量分析計にサンプリングを行い質量スペクトルの測定を行った。その結果、モノメチルヒドラジンだけを供給した時に、約200℃で最初の分解が生じ、次に、約400℃でさらに分解を生じていることを、初めて、見いだした。モノメチルヒドラジンの解離,エネルギーの値と対応させると、約200℃でモノメチルヒドラジンの窒素と窒素の結合が解離し、次に、約400℃で窒素と炭素の結合が解離していると考えられる。また、メチルアミンやモノメチルヒドラゾンが中間生成物として存在していることが明らかとなった。また、トリメチルインジウムとモノメチルヒドラジンを供給するとアダクトが生成することが明らかとなった。
次に、新窒素ソースのモノメチルヒドラジンとIII族アルキル金属のトリメチルガリニウムとトリメチルインジウムの混合ガスをソースとして、ソースの供給量や基板温度などの成長条件をかえて減圧有機金属化学気相成長法で、アモルファスGaN上にIn_xGa_<1-x>Nの成長を行い、成長条件が組成xに及ぼす影響を調べた。成長層をX線回折法で調べた結果、組成xを従来のサセプターの約0.1までを約0.5に増加させることができることが分かった。

Research Products

• [Publications] M.Ishii: "Thermal Decomposition of Monomethylhydrazine-Hydrogen in Low-Pressure Chemical Vapor Deposition Apparatus"Jpn.J.Appl.Phys.. (in Preparation).
• [Publications] M.Ishii: "Diagonstics of Gas Reaction Using Monomethylhydrazine-Trimethyl indium in Chemical Vapor Deposition Apparatus"Jpn.J.Appl.Phys.. (in Preparation).
• [Publications] M.Ishii: "Organometallic Vapor Phase Growth of InGaN Using Monomethylhydrazine-Trimethyl indium-Trimethylgallium"Jpn.J.Appl.Phys.. (in Preparation).