狭ギャップII-VI族半導体の極薄膜成長法に関する研究

窄带隙II-VI族半导体超薄膜生长方法研究

基本信息

批准号：
63604526
负责人：
松村正清
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度に成功したジ・ターシャル・ブチル・テルルを用いた常圧MOCVD成長法を基礎にして、極薄膜成長を実現しやすい減圧MOCVD装置を製作した。ゲートバルブを用いた簡単なロード・ロック機構により、成長室を常に真空に保つことが可能となった。また、パソコンに接続した電磁弁で空気作動バルブを制御し、導入ガスの急峻な切替を可能にした。充分な量の水銀を導入するために水銀導入系を300℃程度まで加熱できるようにすることが問題であったが、これは、耐熱性の極めて高い特殊バルブを用いることにより解決した。この装置により、InSb上へのHgTeのヘテロエピタキシャル成長を試み、単結晶成長に成功した。MBE成長装置を立上げて、CdTe/InSbヘテロ構造を試作・評価した。その結果、真空MOCVD法で作製した場合よりも、界面およびバルク特性が改善できることがわかった。また、MISトランジスタ実現を目指して、周辺プロセス技術(コンタクト穴形成技術、イオン注入により生じた表面損傷領域の除去技術、メサ構造のテーバー部分へのエピタキシャル成長条件など)について検討し、理想に近いトランジスタ形状を実現した。HgTeのMBE成長では、一度の数百gの水銀を消費するために、高純度膜を成長させることが難しい。そこで、プラズマにより水銀を予め活性化してからMBE装置に導入することを試みた。試作したイオン源は強い軸方向磁界により電子を閉じ込め、また、水銀が不活性であることを利用してホットカソードを持つ。その結果、圧力が10^<-4>Torr台では、数十Vという低電圧で、数百mAの電流が得られた。別に設けたヒータからTeを供給してHgTe膜を堆積し、EPMA測定により、水銀の導入効率が高まったことを確かめた。

基于去年成功的使用二叔丁基碲的常压MOCVD生长方法，我们创造了一种可以轻松生长超薄膜的低压MOCVD设备。使用闸阀的简单负载锁定机构可以在生长室中保持恒定的真空。此外，气动阀由连接到计算机的电磁阀控制，从而可以快速切换引入的气体。问题在于，为了引入足够量的汞，汞引入系统需要加热到约300°C，但通过使用具有极高耐热性的特殊阀门解决了这个问题。利用该设备，我们尝试在InSb上异质外延生长HgTe，并成功生长出单晶。我们建立了 MBE 生长装置并制造并评估了 CdTe/InSb 异质结构。结果发现，与使用真空 MOCVD 方法制造时相比，可以改善界面和体性能。此外，以实现MIS晶体管为目标，研究了周边工艺技术（接触孔形成技术、去除离子注入造成的表面损伤区域的技术、台面结构的锥形部分的外延生长条件等），并实现了接近理想的晶体管形状。 HgTe 的 MBE 生长一次消耗数百克汞，因此很难生长高纯度的薄膜。因此，我们尝试在将汞引入 MBE 装置之前用等离子体将其激活。原型离子源利用强轴向磁场限制电子，并具有热阴极，利用了汞的惰性。结果，当压力为10^-4Torr左右时，在低至几十V的电压下获得了几百mA的电流。通过从单独的加热器供应Te来沉积HgTe薄膜，并且EPMA测量证实汞引入的效率增加。