混晶の成長機構と相安定性に関する研究

混晶生长机理及相稳定性研究

基本信息

批准号：
61114002
负责人：
西永頌
金额：
$ 17.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Special Project Research
财政年份：
1985
资助国家：
日本
起止时间：
1985 至 1987
项目状态：
已结题

项目摘要

準平衡成長法である液相成長法を用いて、(GaAl)As,Ga(P,N),InGaAsP(GaAs)Sbの成長を行なった。これらの結晶に関し、フォトルミネッセンス法空間分解フォトルミネッセンス法をはじめ各種の物質分析法を用いて成長結晶の組成、組成不均一分析等を調べた。その結果混晶成長機構、非混和性につき次の知見を得た。先ず混晶成長機構に関しては、混晶組成比は原子ステップのキンクにおける原子のやりとりだけで決まるのではなく、ステップ端における原子のやりとりが重要であり、これによって組成分均一が起ることが示された。又、混晶の非混和性に関しては、InGaAsP結晶の非混和領域が面方位依存性を持つことを明らかにした。即ち、GaAs(100)基板上への成長の方が(111)A基板の場合より広い非混和領域を持つことがわかった。これは、成長層と基板とのひずみに起因する現象であると考えられる。又、【III】-【V】化合物半導体の状態図に関するデータベースを作成する作業を行なうとともに、Al-In-Sb系、Ga-As-Sb系およびGa-In-P系においては、発表されているデータが少ないので独自に実験を行ない必要な熱力学データを決定した。同様の準平衡成長の他の例としてハロゲン気相成長をとりあげ、(InGa)P混晶のハロゲン系による成長の熱力学的解析を行なった。これによると、混晶組成は、成長表面で完全平衡となるモデルにより理論的に充分予測できることを示した。又、非平衡成長法として知られるMOCVD法に関しても熱力学的解析を行なった。それによると、【III】族元素について完全分解を、【V】族元素については完全平衡を仮定することにより熱力学的手法で充分解析することが可能であることを示した。

(GaAl)As、Ga(P,N) 和 InGaAsP(GaAs)Sb 采用液相生长法生长，这是一种准平衡生长方法。对于这些晶体，我们使用光致发光法和空间分辨光致发光法等各种材料分析方法研究了生长晶体的组成、组成异质性分析等。结果，获得了关于混晶生长机制和不混溶性的以下发现。首先，关于混晶生长机制，已经表明混晶组成比不仅取决于原子台阶拐点处的原子交换，而且还取决于台阶边缘处的原子交换，并且这导致了成分的均匀性。关于混合晶体的不混溶性，研究表明InGaAsP晶体的不混溶区域取决于面取向。换句话说，发现在GaAs(100)衬底上生长具有比在(111)A衬底上更宽的不混溶区域。这被认为是由生长层和基板之间的应变引起的现象。此外，我们正在致力于创建[III]-[V]化合物半导体相图数据库，并审查已发表的Al-In-Sb、Ga-As-Sb和Ga-In-P的信息由于可用数据很少，我们自己进行了实验以确定必要的热力学数据。以卤素气相生长作为类似准平衡生长的另一个例子，我们对使用卤素系统的(InGa)P混晶的生长进行了热力学分析。据此，表明可以通过在生长表面上实现完美平衡的模型在理论上充分地预测混晶组成。我们还对 MOCVD 方法进行了热力学分析，该方法被称为非平衡生长方法。根据这项研究，表明通过假设第III族元素完全分解和第V族元素完美平衡，可以充分分析热力学方法。