立方晶窒化物半導体の結晶成長と物性の確立

立方氮化物半导体晶体生长和物理性质的建立

• 批准号: 12750010
• 负责人: 呉 軍
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750010/
• 关键词: 立方晶GaN; 立方晶AlGan; Gan; GaAs; 窒化物半導体; MOVPE; MBE; 選択成長; RF-MBE; MOVPE成長; 中間層; フォトルミネッセンス特性; Si ドープ

本年度は、立方晶窒化物半導体薄膜の成長および評価に関し、以下に挙げる成果を得た。1.有機金属気相成長(MOVPE)GaNの低欠陥化と選択成長の微構造評価GaAs(100)基板上のGaN成長において、AlGaAs中間層を挿入することにより、GaAs基板の熱損傷に伴う結晶欠陥が大幅に低減することを見出した。また微細パタンマスクを用いたGaN選択成長において、特定のパタン方位および成長温度において立方晶GaNの成長が六方晶GaNに対して支配的となることが見出された。透過電子顕微鏡による微構造評価により、六方晶GaNの混在の発生形態および発生要因を明らかにした。さらにGaAs(111)基板上のGaN成長において、立方晶GaN緩衝層を介することにより、六方晶GaN層への貫通転位が大幅に低減し、かつほとんど無歪みの成長層が得られることを見出した。2.有機金属気相成長立方晶AlGaN/GaN/GaAsヘテロ構造の電気的・光学的評価GaAs(100)基板上の立方晶AlGaN/GaN/GaAsヘテロ構造の縦方向電気伝導およびC-V測定を進め、GaN/GaAs界面の価電子帯側に大きなバンド不連続が存在すること、それがヘテロ界面への正孔の蓄積ともなうP型伝導の原因となりうることなどを明らかにした。またGaN/GaAsヘテロ構造のエレクトロリフレクタンス測定により、ヘテロ構造におけるバンド構造の詳細を明らかにした。3.GaNおよびInNのプラズマ励起MBE成長(RF-MBE)窒素源としてN_2のRFプラズマ励起を用いたサファイア基板上のGaNおよびInN成長を進め、成長の各段階における表面再構成構造の基板温度およびプラズマ強度依存性などを明らかにした。これによりGaAs基板上における立方晶GaN、InN、AlGaN、InGaNなどの成長に移行するための基礎的知見を得た。

今年，我们在立方氮化物半导体薄膜的生长和评估方面获得了以下结果。 1. 金属有机气相外延（MOVPE）GaN的低缺陷率和选择性生长的微观结构评估在GaAs（100）衬底上生长GaN时，通过插入AlGaAs中间层，可以消除GaAs衬底热损伤引起的结晶。已发现缺陷显着减少。此外，在使用精细图案掩模的GaN选择性生长中，发现在特定的图案取向和生长温度下，立方体GaN的生长比六方体GaN占主导地位。使用透射电子显微镜的微观结构评估揭示了六方氮化镓共存的形式和原因。此外，在GaAs(111)衬底上生长GaN时，我们发现通过使用立方氮化镓缓冲层，进入六方氮化镓层的穿透位错显着减少，并且获得了几乎没有应变的生长层。 2.金属有机气相生长立方AlGaN/GaN/GaAs异质结构的电学和光学评估研究表明，GaN/GaAs界面的价带侧存在较大的能带不连续性，这可能是导致P型传导伴随着异质界面处空穴的积累。我们还通过 GaN/GaAs 异质结构的电反射测量阐明了异质结构中能带结构的细节。 3. GaN 和 InN 的等离子体增强 MBE 生长（RF-MBE） 我们以 N_2 作为氮源，使用 RF 等离子体激发在蓝宝石衬底上生长 GaN 和 InN，并研究了衬底温度和等离子体强度依赖性：澄清。由此，我们获得了过渡到在 GaAs 衬底上生长立方氮化镓、InN、AlGaN、InGaN 等的基础知识。

项目成果

S.Sanorpim: "Structural Analysis of GaN Layers on GaAs (111)B Substrates Grown by MOVPE"IOP Conference Series. (to be published). (2002)

S.Sanorpim：“MOVPE 生长的 GaAs (111)B 衬底上 GaN 层的结构分析”IOP 会议系列。

C.Setiangung: "Selective Area Growth of GaN and Fabrication of GaN/AlGaN Quantum Wells on the Grown Facets"phys. stat. sol.. (to be published). (2002)

C.Setiangung：“GaN 的选择性区域生长和生长面上 GaN/AlGaN 量子阱的制造”phys。

F.H.Zhao: "Influence of Si doping on optical properties of cubic GaN grown on GaAs (001) substrates by metalorganic vapor phase epitaxy"Proc.of Inter.Workshop on Nitride Semiconductors (IPAP Conference). 1. 70-73 (2000)

F.H.Zhao：“Si掺杂对通过金属有机气相外延在GaAs（001）衬底上生长的立方GaN的光学性质的影响”Proc.of Inter.Workshop on Nitride Semiconductors（IPAP会议）。

S.Yoshida: "Role of Arsenic Hexagonal Growth-Suppression on a Cubic GaNAs Growth using Metalorganic Chemical Vapor Deposition"Proc.of 1999 Materials Research Society Fall Meeting,. 595. w3.41.1-w.3.41.6 (2000)

S.Yoshida：“使用金属有机化学气相沉积的砷六方生长抑制对立方 GaN 生长的作用”Proc.of 1999 年材料研究学会秋季会议，。

J.Wu: "Metalorganic Vapor Phase Epitaxy of Cubic GaN on GaAs (100) Substrates by Inserting an Intermediate Protection Layer"J.Crystal Growth. 221. 276-279 (2000)

J.Wu：“通过插入中间保护层在 GaAs (100) 衬底上进行立方 GaN 的金属有机气相外延”J.晶体生长。