Study on acceptor level and thermal stability of Si-doped p-type GaAsSb

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K05046
• Research Institution: Suzuka National College of Technology
• 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)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: GaAsSb / ｐ型 / イオン化エネルギー / ホール効果 / キャリア濃度

Outline of Annual Research Achievements

GaAsSbはⅢ-Ⅴ族化合物半導体デバイスの特性を改善できる材料として注目されている。本研究は、Siドープp型GaAsSb結晶の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、GaAsSb／InP界面におけるSiの熱的安定性を評価することを目的に行った。
(1)エネルギー準位評価：Si濃度を3.4e16cm-3から3.0e18ｃｍ-3まで変化させたp型GaAsSbのキャリア濃度の温度変化を詳細に評価した。この結果、Si濃度の低下により活性化率が向上し、3.4e16cm-3のサンプルでは活性化率がほぼ1になることが分かった。また、Si濃度の低下は極低温で観測されていた不純物伝導の影響と思われるキャリア濃度の上昇を抑制する効果があることも分かった。Si濃度が3.4e16cm-3のサンプルのキャリア濃度の温度依存性から見積もられるSiアクセプタのイオン化エネルギーは0.027eVであった。この値はGaAs、GaSbのSiアクセプタのイオン化エネルギーの値、0.035eVと0.009eVの間に位置するため信憑性が高い。本研究によりSiドープp型GaAsSbのアクセプタのイオン化エネルギーを初めて明らかにすることができた。
(2)熱的安定性評価：Siドープp型GaAsSbを熱処理したサンプルの電気的特性を評価した。熱処理はAr雰囲気の真空中で1時間行い、熱処理温度は400℃から600℃で変化させた。キャリア濃度は500℃までは変化せず一定であったが、500℃以上の熱処理で急激に減少することが分かった。さらに、ドーピングしたSiのプロファイルをSIMS分析により評価した結果、500℃以上の熱処理でSiがInP側に拡散することが分かった。以上の結果からSiドープp型GaAsSbの電気的特性は500℃まで安定で、そのドーピングプロファイルを保持できることが分かった。