Characterization and control of defects in low-temperature-grown Bi-based compound semiconductors for novel terahertz wave emitters and detectors

用于新型太赫兹波发射器和探测器的低温生长铋基化合物半导体的缺陷表征和控制

• 批准号: 21K04910
• 负责人: 上田 修
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Meiji University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04910/
• 关键词: Bi系半導体混晶; MBE; 低温成長; 結晶欠陥; THz波受送信素子; 欠陥評価; TEM

令和4年度は、研究計画に沿って研究を遂行し、以下の成果が得られた。(1)今年度、新たに250℃でInGaAsBiを得て、そのX線回折測定とラザフォード後方散乱法(RBS)による測定から、低温成長GaAsBiと比較して成長時の同一のV/III比ではBi組成が低くなる傾向を明らかにした。光通信帯光源が利用可能な光伝導アンテナの作製に向け、禁制帯幅を光通信帯域とした低温成長InGaAsBiを得るため、低温成長InGaAsBiのInとBi両原子の組成制御を可能とするMBE成長条件を見出す必要があることを示す結果となった（富永）。(2) 前年度に引き続き、低温MBE成長GaAsBi結晶層（成長温度250℃）及び非晶質層（成長温度180℃）を熱処理したものを透過電子顕微鏡法（TEM）により解析した結果、新たに以下のことを明らかにした。まずGaAsBi結晶層では、600℃熱処理により上層部および下層部でそれぞれ、V字状および逆V字状のBi析出物が形成される。また、GaAsBi非晶質層では、熱処理温度が600℃以上で全層単結晶化する一方、BiおよびBi-richなGaAsBi析出物が、薄膜/基板界面近傍にのみ形成される傾向にある（O. Ueda et al., J. Cryst. Growth 601, 126945 (2023)）（上田、池永、富永）。(3)低温MBE成長GaAsBiに対してフォトコンダクティビィティー(PC)測定を行った。昨年度報告したフォトレスポンス(PR)スペクトルの場合と同様に、ロックイン検出で位相差が発生し、基礎吸収と欠陥に起因するスペクトルの裾野を分離して評価することに成功した。PR特性を中心とした結果をADMETA Plus 2022にて発表し、ポスターアワードを受賞した（塩島、富永）。

2020财年，我们按照研究计划开展了研究，取得了以下成果。 （1）本财年，我们新获得了250℃的InGaAsBi，通过其X射线衍射测量和卢瑟福背散射（RBS）测量，我们发现与低温生长的GaAsBi相比，在相同的V/III比下在生长过程中，Bi 成分有降低的趋势。 MBE生长能够控制低温生长InGaAsBi中In和Bi原子的成分，以获得具有光通信波段禁带宽度的低温生长InGaAsBi，用于生产可使用光源的光电导天线结果表明，需要找到条件（富永）。 (2) 继续去年，我们使用透射电子显微镜（TEM）对热处理后的低温MBE生长的GaAsBi晶体层（生长温度250℃）和非晶层（生长温度180℃）进行了分析。揭示了。首先，在GaAsBi晶体层中，通过600℃的热处理，在上层和下层分别形成V形和倒V形Bi沉淀物。此外，在GaAsBi非晶层中，虽然当热处理温度为600°C或更高时整个层变成单晶化，但Bi和富Bi的GaAsBi沉淀物往往仅在薄膜/基板界面附近形成（O Ueda等人）等人，J. Cryst Growth 601, 126945 (2023)) (Ueda, Ikenaga, Tominaga)。 (3) 对低温 MBE 生长的 GaAsBi 进行光电导 (PC) 测量。与去年报道的光响应（PR）光谱的情况一样，在锁定检测期间出现相位差，我们成功地分离和评估了基础吸收和缺陷引起的光谱基础。以公关特征为中心的成果在 ADMETA Plus 2022 上发表，并荣获海报奖（盐岛、富永）。

项目成果

Structural evaluation of GaAs1-xBix obtained by solid-phase epitaxial growth of amorphous GaAs1-xBix thin films deposited on (001) GaAs substrates

通过固相外延生长沉积在 (001) GaAs 衬底上的非晶 GaAs1-xBix 薄膜获得的 GaAs1-xBix 的结构评估

• DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2022.126945
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 1.8
• 作者: Osamu Ueda; Noriaki Ikenaga; Yukihiro Horita; Yuto Takagaki; Fumitaka Nishiyama; Mitsuki Yukimune; Fumitaro Ishikawa; Yoriko Tominaga
• 通讯作者: Yoriko Tominaga

低温MBE成長GaAsBi層の光電評価

低温 MBE 生长 GaAsBi 层的光电评估

• 发表时间: 2023
• 作者: 梅田皆友;今林弘毅;塩島謙次;梅西達哉;富永依里子;行宗詳規;石川史太郎;上田修
• 通讯作者: 上田修

Mapping of Contactless Photoelectrochemical Etched GaN Schottky Contacts Using Scanning Internal Photoemission Microscopy --- Difference in Electrolytes ---

使用扫描内部光电发射显微镜绘制非接触式光电化学蚀刻 GaN 肖特基接触图 --- 电解质差异 ---

• 发表时间: 2021
• 作者: K. Shiojima; R. Matsuda; F. Horikiri; Y. Narita; N. Fukuhara;T. Mishima
• 通讯作者: T. Mishima

表面処理の異なるAu/Ni/n-GaNショットキー電極の界面顕微光応答法による評価

使用界面微光响应方法评估不同表面处理的 Au/Ni/n-GaN 肖特基电极

• 发表时间: 2021
• 作者: 塩島謙次;田中 亮;高島信也;上野勝典;江戸雅晴
• 通讯作者: 江戸雅晴

Mapping of contactless photoelectrochemical etched GaN Schottky contacts using scanning internal photoemission microscopy?difference in electrolytes

使用扫描内部光电子显微镜绘制非接触式光电化学蚀刻 GaN 肖特基触点图？电解质差异

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac4c6e
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 1.5
• 作者: Shiojima Kenji;Matsuda Ryo;Horikiri Fumimasa;Narita Yoshinobu;Fukuhara Noboru;Mishima Tomoyoshi
• 通讯作者: Mishima Tomoyoshi