2018 Fiscal Year Research-status Report
新材料Siドープｐ型GaAsSbのアクセプタ準位と熱的安定性評価
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17K05046
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| Research Institution | Suzuka National College of Technology |
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Principal Investigator |
横山 春喜 鈴鹿工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (20583701)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | GaAsSb / p型 / イオン化エネルギー / ホール効果 / キャリア濃度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ⅲ-Ⅴ族化合物半導体デバイスの特性改善が期待できる材料として、p型GaAsSbが近年注目されている。しかしながら、Siドープp型GaAsSbの電気的特性を詳細に評価した報告例はこれまでにない。本研究は、Siドープp型GaAsSbのSiアクセプタのイオン化エネルギーを明らかにするとともに、p型キャリア濃度とGaAsSb/InP界面におけるSi熱的安定性を評価することを目的に進めている。
(1)エネルギー準位評価
昨年度よりも温度範囲を広げ、21Kから293Kの温度範囲でホール効果測定を行た。移動度の温度変化から、Siドープp型GaAsSbの移動度は合金散乱の影響を強く受けていることを再確認するとともに、極低温（70K付近以下）では移動度の計算値と実験値に差が生じ、実験値が計算値と比較して低くなることが新たに分かった。さらに、キャリア濃度の温度変化のデータを一つのアクセプタと一つのドナーを考慮したキャリア濃度計算でフィッティングすることで、Siアクセプタのイオン化エネルギーを見積もった。また、キャリア濃度においても極低温で計算値と実験値に差が生じ、実験値が計算値と比較して高くなることが分かった。この極低温での計算値と実験値の差は、極低温で発生する不純物伝導を考慮することで説明できることを示した。
さらに、昨年度の研究方針で、優先順位を上げたSiドープn型GaAsSbの評価を進捗させた。移動度の温度変化の実験値と計算値の比較からSiドープn型GaAsSbの移動度は合金散乱の影響が少なく、イオン化不純物散乱の影響を強く受けることが分かった。また、キャリア濃度の温度変化の実験値と計算値のフィッティングからSiドナーのイオン化エネルギーを見積もった。Siドープn型GaAsSbの場合もp型と同様、不純物伝導が原因と思われる計算値と実験値の差が極低温領域で観測された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
(1)エネルギー準位評価
昨年度よりも広い温度範囲のホール効果測定を行うことで、Siドープ型GaAsSbのSiアクセプタのイオン化エネルギーをより正確に見積もることができた。また、優先順位を上げてSiドナー準位の評価も行い、こちらについてもイオン化エネルギーを見積もることができた。移動度に関しては、p型の場合には合金散乱が強く影響するのに対して、n型の場合にはイオン化不純物散乱が強く影響することを明らかにした。さらに、極低温において、p型、n型の両方において不純物伝導が影響していると推測される移動度の低下とキャリア濃度の増加を確認した。
(2)熱的安定性評価
昨年度作製した熱処理装置の動作の確認は実施したが、(1)の検討を優先したためサンプルの熱処理や評価を実施するに至っていない。
(1)の検討項目について計画以上の進捗があるが、(2)の検討項目は遅れているため、全体の進捗状況を(3)と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)エネルギー準位評価
ホール効果測定により、SiドープGaAsSbのアクセプタとドナーのイオン化エネルギーは見積もることがでた。今後は測定サンプル数を増やして、得られた値の信憑性の評価を行う。また、SIMS分析等のサポートデータの収集を行い、データ整理を進める。
(2)熱的安定性評価
今後は本研究項目の検討を加速させる。GaAsSbの熱処理を行った場合、AsやSbのⅤ族元素が表面から脱離し、表面を劣化させることも考えられる。これを、防ぐためGaAsまたはGaSb基板をface-to-faceで重ねて熱処理を行い、表面劣化を抑制する。熱処理後のサンプルのキャリア濃度の測定は、ホール効果測定を用いて行う。これにより、デバイスを作製する際のプロセス温度（500℃）以下の領域におけるキャリア濃度の変動の有無を明確にする。また、キャリア濃度が変動するまで熱処理温度を上昇させて、変動が起き始める温度を特定する。さらに、キャリア濃度の温度依存性とフォトルミネッセンスを測定し、キャリア濃度の変動の原因を調べる。ヘテロ界面でのSiの拡散については、SIMSを用いて、熱処理後のサンプルのSiのプロファイルを分析する。GaAsSb／InP界面においてSiの拡散が起きる温度を明確にするとともに、その時の拡散定数を見積もる。
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| Causes of Carryover |
研究項目(2)の熱的安定性評価の検討が遅れたことにより次年度使用額が生じた。次年度は、この予算を活用して本研究項目の検討を加速させる。
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Research Products
(3 results)
