2003 Fiscal Year Annual Research Report

六方晶系ワイドギャップ化合物半導体の極性制御による光電子物性の飛躍的改善の研究

Research Project

Project/Area Number	13450121
Research Institution	Chiba University
Principal Investigator	吉川明彦千葉大学, 工学部, 教授 (20016603)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	崔成伯千葉大学, 工学部, 助手 (00361410) 石谷善博千葉大学, 工学部, 助教授 (60291481)
Keywords	III-V族窒化物 / エピタキシー / 結晶極性 / ワイドギャップ化合物半導体 / 窒化ガリウム / 窒化アルミニュウム / 酸化亜鉛 / 分子線エピタキシー
Research Abstract	これまでにInNのエピタキシは窒素極性(-C)の場合のほうがIn極性(+C)の場合よりもエピタキシ温度をおよそ100度高くでき、これを反映してN極性時に顕著な結晶性の向上を期待できることを示した。本年は、エピタキシ過程をより詳細に解析するために、両極性試料の断面TEM観察を行った。また、酸化物のZnO系の極性制御および物性制御への極性の影響についてもさらに詳しく検討をすすめた。 (1)InNのエピタキシが可能な最高温度付近、つまり表面にIn液滴が発生する直前の温度付近では、結晶表面からのNの解離と結晶中への取り込み過程が競合して成膜が進行している。このため、この温度領域での成膜では、より低温領域でのエピタキシにおけるN/In原料ビーム供給比率に対してかなりの窒素過剰状態でのエピタキシ制御が必須である。また、この温度領域では窒素供給律速であるため、同じIn供給量に対してN極性時の成膜速度が20%ほど速くなることを示した。 (2)両極性の場合のInN試料を断面TEM観察で評価した。その結果、N極性の場合の転位密度がおよそ2x10E9/cm2程度でかなり良質であることが明らかとなった。In極性試料では欠陥密度が高くその濃度は推定が困難であった。また、収束電子ビーム回折パターンでの評価でも、N局制の場合は結晶性のよさを反映して、シミュレーションと同じ明瞭なN極性の像が観察されたが、In極性試料では極性判定が難しいほどぼやけた像となった。 (3)ZnOの極性制御および回転ドメイン構造制御に関しては、c面サファイアの窒化処理後のGaN緩衝層の影響を検討した。緩衝層の堆積温度が低い時にはZn極性で成膜し、高くなるとO極性での成膜が主になることを明らかにし、これらの相違は、表面酸化物の結晶構造に依存して、表面O原子からでている未結合手の数がことなっていることによっていると推定した。

Research Products

(13 results)

All Other

All Publications (13 results)

[Publications] Y.Ishitani, K.Xu, W.Terashima, N.Hashimoto, M.Yoshitani, T.Hata, A.Yoshikawa: "Infrared measurements of InN films at low temperatures"Physica Status Solidi (c). Vol.0 No.7. 2838-2841 (2003)
[Publications] K.Xu, A.Yoshikawa: "Effect of film polarities of InN grown by molecular beam epitaxy"Applied Physics Letters. Vol.83 No.2. 251-253 (2003)
[Publications] B.Cao, K.Xu, B.W.Seo, S.Arita, S.Nishida, Y.Ishitani, A.Yoshikawa: "Dependences of GaN polarity on the growth temperatures of migration-enhanced-epitaxy-grown AlN in MOVPE"Physica Status Solidi (c). Vol.0 No.7. 2553-2556 (2003)
[Publications] B.Cao, K.Xu, Y.Ishitani, A.Yoshikawa: "In-situ spectroscopic ellipsometry investigation and control of GaN growth mode in metalorganic vapor phase epitaxy at low pressures of 20torr"Thin Solid Films. (in press). (2004)
[Publications] Xinqiang Wang, H.Iwaki, Y.Ishitani, A.Yoshikawa: "MBE-grown Zn0 films on sapphire substrate with double buffer layers"Physica Status Solidi (c). Vol.1 No.4. 1022-1025 (2004)
[Publications] A.Yoshikawa, Xinqiang Wang, Y.Tomita, Ok-Hwan Roh, H.Iwaki, Y.Ishitani: "Rotation-domains suppression and polarity control of Zn0 epilayers grown on skillfully treated C-Al_2O_3 surfaces"Physica Status Solidi (b). Vol.241 No. 3. 620-623 (2004)
[Publications] K.Xu, W.Terashima, T.Hata, N.Hashimoto, M.Yoshitani, B.Cao, Y.Ishitani: "Comparative Study of InN Growth on Ga- and N-polarity GaN Templates by Molecular-Beam Epitaxy"Physica Status Solidi (c). Vol.0 No.7. 2814-2817 (2003)
[Publications] K.Xu, N.Hashimoto, B.Cao, T.Hata, W.Terashima, M.Yoshitani, Y Ishitani: "High-quality and thick InN films grown on 2-inch sapphire substrate by molecular-beam epitaxy"Physica Status Solidi (c). Vol.0 No.7. 2790-2793 (2003)
[Publications] Y.Ishitani, K.Xu, H.Masuyama, W.Terashima, N.Hashimoto, M.Yoshitani, Che Song-Bek, A.Yoshikawa: "Temperature dependence of the optical properties of InN films grown by RF-MBE"MRS symposium proceedings. (in print). (2004)
[Publications] Y.Ishitani, K.Xu, Che Song-Bek, H.Masuyama, W.Terashima, M.Yoshitani, N.Hashimoto, K.Akasaka, T.Okubo, A.Yoshikawa: "Properties of fundamental absorption edge of InN crystal investigated by optical reflection and transmission spectra"Physica Status Solidi. (in print). (2004)
[Publications] B.W.Seo, Y.Ishitani, A.Yoshikawa: "Improved crystallinity and polarity manipulation of MOVPE-grown GaN epilayers with deep sapphire-nitridation followed by Al-preflow at high temperatures"Physica Status Solidi (c). Vol.O No. 7. 2570-2574 (2003)
[Publications] S.Suzuki, Y.Takazawa, H.Kumada, Y.Ishitani, A.Yoshikawa: "Optical characterization of hexagonal CdS layers grown on GaAs(111) by MBE : application of phase-shift-difference spectroscopy"Physica Status Solidi (c). Vol.1 No. 4. 657-661 (2004)
[Publications] S.Suzuki, Y.Kaifuchi, H.Kumada, Y.Ishitani, A.Yoshikawa: "MBE growth and characterization of hexagonal ZnCdMgSe layers and ZnCdSe/ZnCdMgSe QW structures on GaAs (111) substrates"Physica Status Solidi (b). Vol.241 No.3. 475-478 (2004)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

六方晶系ワイドギャップ化合物半導体の極性制御による光電子物性の飛躍的改善の研究

Principal Investigator

吉川 明彦 千葉大学, 工学部, 教授 (20016603)

Research Products

[Publications] Y.Ishitani, K.Xu, W.Terashima, N.Hashimoto, M.Yoshitani, T.Hata, A.Yoshikawa: "Infrared measurements of InN films at low temperatures"Physica Status Solidi (c). Vol.0 No.7. 2838-2841 (2003)

[Publications] K.Xu, A.Yoshikawa: "Effect of film polarities of InN grown by molecular beam epitaxy"Applied Physics Letters. Vol.83 No.2. 251-253 (2003)

[Publications] B.Cao, K.Xu, B.W.Seo, S.Arita, S.Nishida, Y.Ishitani, A.Yoshikawa: "Dependences of GaN polarity on the growth temperatures of migration-enhanced-epitaxy-grown AlN in MOVPE"Physica Status Solidi (c). Vol.0 No.7. 2553-2556 (2003)

[Publications] B.Cao, K.Xu, Y.Ishitani, A.Yoshikawa: "In-situ spectroscopic ellipsometry investigation and control of GaN growth mode in metalorganic vapor phase epitaxy at low pressures of 20torr"Thin Solid Films. (in press). (2004)

[Publications] Xinqiang Wang, H.Iwaki, Y.Ishitani, A.Yoshikawa: "MBE-grown Zn0 films on sapphire substrate with double buffer layers"Physica Status Solidi (c). Vol.1 No.4. 1022-1025 (2004)

[Publications] A.Yoshikawa, Xinqiang Wang, Y.Tomita, Ok-Hwan Roh, H.Iwaki, Y.Ishitani: "Rotation-domains suppression and polarity control of Zn0 epilayers grown on skillfully treated C-Al_2O_3 surfaces"Physica Status Solidi (b). Vol.241 No. 3. 620-623 (2004)

[Publications] K.Xu, W.Terashima, T.Hata, N.Hashimoto, M.Yoshitani, B.Cao, Y.Ishitani: "Comparative Study of InN Growth on Ga- and N-polarity GaN Templates by Molecular-Beam Epitaxy"Physica Status Solidi (c). Vol.0 No.7. 2814-2817 (2003)

[Publications] K.Xu, N.Hashimoto, B.Cao, T.Hata, W.Terashima, M.Yoshitani, Y Ishitani: "High-quality and thick InN films grown on 2-inch sapphire substrate by molecular-beam epitaxy"Physica Status Solidi (c). Vol.0 No.7. 2790-2793 (2003)

[Publications] Y.Ishitani, K.Xu, H.Masuyama, W.Terashima, N.Hashimoto, M.Yoshitani, Che Song-Bek, A.Yoshikawa: "Temperature dependence of the optical properties of InN films grown by RF-MBE"MRS symposium proceedings. (in print). (2004)

[Publications] Y.Ishitani, K.Xu, Che Song-Bek, H.Masuyama, W.Terashima, M.Yoshitani, N.Hashimoto, K.Akasaka, T.Okubo, A.Yoshikawa: "Properties of fundamental absorption edge of InN crystal investigated by optical reflection and transmission spectra"Physica Status Solidi. (in print). (2004)

[Publications] B.W.Seo, Y.Ishitani, A.Yoshikawa: "Improved crystallinity and polarity manipulation of MOVPE-grown GaN epilayers with deep sapphire-nitridation followed by Al-preflow at high temperatures"Physica Status Solidi (c). Vol.O No. 7. 2570-2574 (2003)

[Publications] S.Suzuki, Y.Takazawa, H.Kumada, Y.Ishitani, A.Yoshikawa: "Optical characterization of hexagonal CdS layers grown on GaAs(111) by MBE : application of phase-shift-difference spectroscopy"Physica Status Solidi (c). Vol.1 No. 4. 657-661 (2004)

[Publications] S.Suzuki, Y.Kaifuchi, H.Kumada, Y.Ishitani, A.Yoshikawa: "MBE growth and characterization of hexagonal ZnCdMgSe layers and ZnCdSe/ZnCdMgSe QW structures on GaAs (111) substrates"Physica Status Solidi (b). Vol.241 No.3. 475-478 (2004)

吉川明彦千葉大学, 工学部, 教授 (20016603)