原子ステップ制御エピタキシーによる高輝度SiC青色発光ダイオードの開発

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63850060
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 松波 弘之 京都大学, 工学部, 教授 (50026035)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉本 昌広 京都大学, 工学部, 助手 (20210776) ; 冬木 隆 京都大学, 工学部, 講師 (10165459)
• Keywords: シリコンカーバイド / 青色発光ダイオード / 気相エピタキシャル法 / 原子ステップ制御

Research Abstract

本研究は高輝度SiC青色発光ダイオードの開発を目的としている。本年度は、六方晶シリコンカーバイド(SiC)の自然面を数度の傾斜を設けて研磨することによって基板表面に存在するステップ密度を制御し(原子ステップ制御)、その上に気相エピタキシャル法を用いて高品位SiC結晶を成長させた。さらに、不純物添加条件を最適化してpn接合を製作した。I.[エピタキシャル成長層の結晶性とステップ密度との相関]1500℃以下で結晶成長(原子ステップ制御エピタキシー)を行い、以下のことを明らかにした。(1)基板を研磨するときの傾斜の有無で、SiC成長層の結晶構造が異なる。(2)[1120]方向に傾斜して研磨した基板上では六方晶SiCが成長するのに対し、[1100]方向に傾斜して研磨した基板上では結晶成長が進むに従い六方晶SiCと立方晶SiCの混在が進んでいく。(3)以上の結果をもとに、六方晶の成長に適した[1120]方向に傾斜した基板を用いて成長条件を最適化し、従来より400℃低温である1350℃で六方晶SiCの成長に成功した。II.[不純物添加の制御、pn接合の製作](1)有機アルミニウムを用いてp型ドーピングを行った。成長層は基板と同等かそれ以上の結晶性を有する。p型キャリア密度を4×10^<17>〜8×10^<20>cm^<-3>の範囲で制御でき、0.1Ωcm以下の低抵抗p層を得た。(2)窒素を用いてn型ドーピングを行い、キャリア密度を10^<17>cm^<-3>台で制御した。(3)pn接合を製作し、良好な整流性を得た。III.[等電子トラップ形成用不純物の添加]等電子的トラップとして働く不純物の候補としてチタンをとりあげ、四塩化チタンを用いたドーピングを行った。二次イオン質量分析法によりチタンが成長層に添加されていることを確認した。今後、他の不純物を添加し、その挙動を明確にする。以上の製作プロセスを用いることにより高効率青色発光ダイオードの実現が期待できる。

Research Products

• [Publications] Woo Sik Yoo: Proceedings of the 9th International Conference on Crystal Growth.
• [Publications] Tetsuzo UEDA: Proceedings of the 9th International Conference on Crystal Growth.
• [Publications] 松波弘之: 電気学会電子材料研究会(1988年9月5日)資料. (1988)