ヘテロ界面原子配列の超格子構造物性に及ぼす効果に関する研究

异质界面原子排列对超晶格结构物理性质的影响研究

• 批准号: 02650014
• 负责人: 浅見 久美子
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Osaka 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: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02650014/
• 关键词: 超格子; ヘテロ界面; 原子配列制御; InGaAs; InP; 低温成長; 反射電子線回析(RHEED); ホトルミネッセンス

本研究で取り上げたIII族原子、V族原子を各々2種を含むInGaAs/Inp超格子構造において原子配列制御されたヘテロ界面の形成のためには、一原子層ごとの成長プロセスにおいて、これまでに研究されているGaAs/AlGaAs系とは異なった種々の検討すべき現象があることが研究を進めるに従い明らかとなった。そこで本研究年度においては、それらの点について詳細に研究し、以下の結果を得た。(1)InP表面上では、Pを供給しない時、RHEED(反射電子線回折)パタ-ンはP安定化面である(2X4)表面再構造を示すが、350℃といった低温においても表面のP原子の一部の脱離が起こっている。この脱離の程度はInPの温度と無供給時間に依存している。そして、InとPの交互供給において、In供給前に最適な無供給時間を設けることにより、丁度単原子層分のP原子に覆われた状態で次のInを供給することができ、Inの供給量を丁度単原子層分とすることで、理想的な原子配列制御成長が可能である。このような原子配列制御成長により低温で成長したInP膜は、高温において通常のMBE成長したものに比べて同等以上のホトミネセンス発光特性を示し、光学的品質が優れている。(2)他方、InGaAs表面は、350℃といった低温においては、As供給中、As安定化面である(2X3)構造のRHEEDパタ-ンを示すが、Asの供給を停止すると、InPの場合に比べ1桁以上ゆっくりとAs原子の脱離が起こり、表面のAs原子が不足した状態の(2X4)構造のパタ-ンを示す事がわかった。そこで、In,Ga及びAの交互供給において、As供給時に(2X3)パタ-ンが見えるようにAsの供給量を最適化し、In,Gaの供給量を丁度単原子層とすることにより、理想的な原子配列制御成長が可能である。このような原子配列制御成長により低温で成長したInGaAs膜は、優れた光学的特性を示す。

为了在本研究中讨论的包含两种 III 族原子和两种 V 族原子的 InGaAs/Inp 超晶格结构中形成具有受控原子排列的异质界面，有必要随着研究的进展，人们清楚地知道，有各种现象需要研究，这些现象与之前研究的GaAs/AlGaAs系统不同。因此，本研究年，我们针对这几点进行了详细的研究，并得到了以下成果。 (1) 在InP表面上，当不供应P时，RHEED（反射电子衍射）图案显示出（2X4）表面重构，这是P稳定表面，但即使在350℃的低温下，表面 P 一些原子分离。这种解吸的程度取决于InP的温度和非供应时间。在In和P的交替供给中，通过在供给In之前设置最佳的非供给时间，可以通过将供给量精确地设定为仅覆盖单原子层的P原子来供给下一个In。相当于单个原子层的量，可以在理想的原子排列控制下进行生长。通过这种原子排列控制生长在低温下生长的InP薄膜表现出与普通MBE在高温下生长的薄膜相同或更好的光致发光特性，并且具有优异的光学质量。 (2) 另一方面，在 350°C 等低温下，InGaAs 表面呈现出具有 (2) 的 RHEED 图案，发现 As 原子的解吸发生速度比这慢一个数量级以上，并且图案显示出表面缺乏 As 原子的 (2X4) 结构。因此，在In、Ga和A的交替供给中，优化了As的供给量，使得当供给As时可见(2X3)图案，并且In和Ga的供给量恰好等于单原子层，从而实现可控原子排列的生长是可能的。通过这种原子排列控制生长在低温下生长的InGaAs薄膜表现出优异的光学性能。

项目成果

N.Takeyasu,H.Asahi,S.J.Yu,K.Asami,T.Kaneko and S.Gonda: "Gas Source MEE(migration enhanced epitaxy)Growth of InP" Journal of Crystal Growth. (1991)

N.Takeyasu、H.Asahi、S.J.Yu、K.Asami、T.Kaneko 和 S.Gonda：“气源 MEE（迁移增强外延）InP 的生长”晶体生长杂志。