環境半導体鉄シリサイドの気相エピタキシャル成長

环境半导体硅化铁气相外延生长

• 批准号: 12750011
• 负责人: 熊谷 義直
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 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-12750011/
• 关键词: 環境半導体; 鉄シリサイド; 気相エピタキシー; 塩化鉄; ジクロルシラン; 熱力学解析; シリコン基板

光通信に適した波長1.5μmで発光する可能性のある環境半導体材料であるベータ鉄シリサイド(β-FeSi_2)の高品質結晶をシリコン基板上に気相成長することを試みた。昨年度までの熱力学的解析の結果に基づき、鉄およびシリコンの気相原料として、三塩化鉄(FeCl_3)とジクロルシラン(SiH_2Cl_2)用い、これらを水素(H_2)キャリアガスで石英反応管に輸送し、基板温度600-900℃で実験を行った。しかしながらこれまでのところ、デバイス作製に用いることが可能な高品質結晶膜の成長までには至っていない。この原因の一つは均一なβ-FeSi_2の成長が難しいためであると分かった。鉄とシリコンの相図には鉄とシリコンの比によってFe, Fe_3Si, FeSi, β-FeSi_2, Siの5種の固相が存在する。これまでは目的とするβ-FeSi_2がシリコン基板上に選択的に成長するものとしてきたが、実際には成長温度、原料供給分圧、Fe/Si供給比等に依存してこれら5種の固相が混在して成長することがわかった。そこで新たに上記の5種の固相の析出反応および副反応を考慮し、現在、熱力学解析との協調研究によりβ-FeSi_2の高品質結晶が選択的に成長可能な最適条件を検討している。

我们尝试在硅基板上气相生长高质量的β-硅化铁（β-FeSi_2）晶体，这是一种环境半导体材料，具有发射波长为1.5μm的光的潜力，适用于光通信。根据去年的热力学分析结果，采用三氯化铁（FeCl_3）和二氯硅烷（SiH_2Cl_2）作为铁和硅的气相原料，并使用氢气（H_2）载气将其输送至石英反应管中实验在基板温度600-900℃下进行。然而，到目前为止，还不可能生长出可用于器件制造的高质量晶体薄膜。研究发现，其原因之一是难以生长均匀的β-FeSi_2。在铁和硅的相图中，根据铁和硅的比例，有五种固相：Fe、Fe_3Si、FeSi、β-FeSi_2和Si。到目前为止，人们一直假设目标β-FeSi_2在硅衬底上选择性生长，但实际上，这五种固体取决于生长温度、原料供应分压、Fe/Si供应比等。发现它们以混合阶段生长。因此，我们重新考虑了上述五种固相的沉淀反应和副反应，目前正在通过热力学分析的合作研究来研究高质量β-FeSi_2晶体能够选择性生长的最佳条件。

项目成果

Y.Kumagai: "Comparison of GaN buffer layers Grown on GaAs (III)A and (III)B surfaces"Physica Status Solidi (a). 188・2. 549-552 (2001)

Y. Kumagai：“GaAs (III)A 和 (III)B 表面上生长的 GaN 缓冲层的比较”Physica Status Solidi (a) 549-552 (2001)。