有機金属分子線成長法による光素子用ワイドギヤップ材料窒化ガリウムの純正結晶の製作

采用有机金属分子束生长法生产真正的氮化镓晶体（一种用于光学器件的宽禁带材料）

• 批准号: 04650267
• 负责人: 吉本 昌広
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650267/
• 关键词: 有機金属分子線成長法; 窒化ガリウム; 超高真空; 可視発光材料; 有機アミン; 高速反射電子線回析

本研究は、可視域から近紫外域で発光・受光素子の材料として期待される窒化ガリウム(GaN)の純正(高品質、高純度)結晶を成長をすることを目的としている。具体的には、超高真空雰囲気で結晶を成長する有機金属分子線成長法(MOMBE法)を用いて、蒸気圧の高い窒素の原料ガスを精密に制御して窒化ガリウムを成長することを目指している。まず、MOMBE法でガリウムリンを成長するときに、同時にアンモニアまたは有機アミン(ターシャリ-ブチルアミン)を供給し、ガリウムリン中への窒素の取り込まれる割合を二次イオン分析装置を用いて調ベた。ガリウムリンの原料ガスにはトリエチルガリウムおよびホスフィンを用いた。ホスフィンは基板に供給する前にあらかじめ熱分解している。窒素源ガスの供給に際しては、あらかじめ熱分解して基板に供給する場合と、熱分解せずにそのまま基板に供給する二通りで行った。アンモニアを窒素源としたとき、あらかじめ熱分解をするしないにかかわらず膜中への窒素の取り込みは認められなかった。タシャリ-ブチルアミンを窒素源に用いた場合は、あらかじめ熱分解せずに基板に供給したときに、ガリウムリン膜中に窒素が取り込まれた。ターシャリ-ブチルアミンをあらかじめ熱分解すると膜中への取り込みは認められなかった。そこで、トリエチルガリウムと窒素源としてあらかじめ熱分解をしないターシャリ-ブチルアミンを用いて、ガリウムリンを基板上に窒化ガリウムの成長を試みたが、窒化ガリウムの成長層は得られなかった。窒素源を改善することが今後の問題点として残った。

这项研究的目的是生长纯（高质量、高纯度）的氮化镓（GaN）晶体，该晶体有望成为可见光至近紫外范围内的发光和光接收器件的材料。具体来说，我们的目标是使用在超高真空气氛中生长晶体的金属有机分子束生长方法（MOMBE方法），通过精确控制具有高蒸气压的氮气源气体来生长氮化镓。首先，当使用MOMBE法生长磷化镓时，同时供给氨或有机胺(叔丁胺)，并使用二次离子分析仪研究磷化镓中氮的结合率。使用三乙基镓和磷化氢作为磷镓的原料气体。磷化氢在供给到基材之前被热分解。氮源气体的供给方式有两种：一种是预先热分解后供给至基板，另一种是不进行热分解而直接供给至基板。当使用氨作为氮源时，无论膜是否预先热分解，都没有观察到氮掺入膜中。当使用塔什丁胺作为氮源时，氮在未预先热分解的情况下被供给至基板时被引入到磷化镓膜中。当叔丁胺预先热分解时，没有观察到进入膜中。因此，我们尝试使用三乙基镓和不热分解的叔丁胺作为氮源在磷化镓衬底上生长氮化镓，但我们无法获得氮化镓的生长层。改善氮源仍然是一个未来的问题。