コンビナトリアル合成MOCVD法による高格子不整合半導体薄膜の作製

组合合成MOCVD法制备高晶格失配半导体薄膜

基本信息

批准号：
10750604
负责人：
角谷正友
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10750604/
关键词：
MOCVD ウルツ鉱GaN 極性成長モード不純物 ab initio MD KOH エッチング GaN CAICISS 基板窒化

项目摘要

ウルツ鉱型GaNがc軸方向に持つ非対称性(極性)が、MOCVD法によるGaN成長時に誘起する問題を明らかにすることを目的に研究を行ってきた。(1)N面GaN薄膜の成長モードN面(-c)GaN薄膜では、数10μmの大きさを持つ6角形ファセットが多く集まった表面モフォロジーが特徴である。成長初期段階からこの特徴的な6角形ファッセットが形成されていた。そして、成長時間と共にそれぞれの6角形ファッセットが衝突するまで横方向の成長が進み、その後c軸方向にスパイラルらしき成長が始まる様子が観察された。これは薄膜前駆体のシンクとして働いていた6角形のステップエッジがお互いに衝突した時点でシンクとして機能しなくなり、別のモードで平坦な6角形上にGaNが成長したためと考えられる。(2)不純物混入のGaN極性依存性成長条件に関わらず、C,O,Alの不純物はGa面(+c)GaNよりも-cGaNに多く含まれることが2次イオン質量分析(SIMS)より明らかになった。また、GaNにp型ドーパントを気相中に同量混入しても、-cGaNに多くのドーパントが含まれることがSIMSおよび発光スペクトルより確認された。これは+cと-c極性により表面構造が異なるため、前駆体のGaN成長表面での吸着エネルギーに差が生じたためと考えられる。N終端されたGaN表面上でGaと各不純物の吸着エネルギー(E_<ad>)をab initio molecur dynamics(MD)計算から求めた結果、不純物とGaとのE_<ad>の差が-cGaN表面上の方が小さいことがわかった。これは不純物が-cGaNの方に多く取り込まれるチャンスが大きいことを意味しており、実験結果と矛盾しない。(3)エッチングの極性依存性アルカリ溶液(KOH)に対して、+cGaNは安定、-cGaNはエッチングされることが分かった。このエッチング異方性は、GaNの作製方法によらず、極性のみに依存する。光電子分光法(XPS)による表面観察からKOHのエッチングメカニズムについて検討した。

我们进行了研究，目的是阐明wurtzite gan在C轴方向上的不对称性（极性）在GAN生长过程中通过MOCVD方法诱导的问题。（1）N平面GAN薄膜N平面（-c）GAN薄膜的生长模式的特征是表面形态，其中许多六角形面收集了几十千米的大小。这个独特的六角形方面是从增长的早期阶段形成的。据观察，生长在横向方向上进展，直到相应的六边形面与生长时间相撞，然后螺旋状的生长沿C轴方向开始。这被认为是因为当六角形的台阶边缘充当薄膜前体的下沉时，甘恩在扁平的六角形六角形六角形上生长，彼此相撞。（2）次级离子质谱法（SIMS）表明，与ga平面（+c）gan中，C，O和Al中的杂质更丰富，无论GAN极性依赖性生长条件如何污染杂质的杂质。此外，从SIMS和发射光谱中证实，即使将P型掺杂剂混合到气相中，也包含许多掺杂剂。这被认为是因为表面结构取决于 +C和-c极性，因此前体在GAN生长表面上的吸附能有所不同。 GA的吸附能（E_ <AD>）和N终止的GAN表面上的每种杂质是根据从头算分子动力学（MD）计算计算的，并且发现在-CGAN表面上，杂质与GA之间的E_ <AD>之间的差异较小。这意味着将杂质纳入-CAN的可能性更大，并且与实验结果一致。（3）发现 +CGAN是稳定的，并且-cgan被蚀刻的极性依赖性碱溶液（KOH）蚀刻。这种蚀刻各向异性仅取决于极性，而与GAN产生的方法无关。 KOH的蚀刻机制是通过光电学光谱（XPS）进行表面观察研究的。