InPーGaAsヘテロ系エピタキシャル成長の初期過程制御と高品質化に関する研究

InP-GaAs异质系外延生长初始工艺控制及质量提升研究

基本信息

批准号：
02650221
负责人：
朴康司
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
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

项目摘要

本研究の目的は、成長初期過程を制御することにより、GaAs上に高品質InPヘテロエピタキシャル薄膜を得ることにある。この為には、成長の極く初期、格子不整合ヘテロ成長系に見られる島状成長をおさえ、二次元成長モ-ド(層状成長)を実現することが不可欠となる。実験手法としては有機金属気相成長(MOVPE)法、及び分子線エピタキシ-(MBE)法を用いた。TMIとPH3を用いた常圧MOVPE法により、InP/GaAs直接成長を行った結果、成長初期には島状成長が生じており、個々の島が成長方向のゆらぎを持つため島の合体により成長層がモザイク構造を持つことが明かとなった。一方、低温でInPバッファ層をつけ、その後基板温度を高温に上げ成長する2段階成長法を用いることにより、結晶性・モフォロジ-の改善が認められた。しかしX線回折半値幅が約400秒と広く結晶性は必ずしも良くない。この原因を探るため、低温で成長したバッファ層を成長温度まで上げたところ、平坦な表面が島状に変化してしまうことが明かとなった。そこで界面エネルギ-を制御するため、InAsを第一バッファとし、その上にInPバッファを成長させたところ、基板温度を成長温度まで上げても島状にならず終始平坦な膜が得られた。この上にInPを成長させた結果、PLの半値幅は若干狭くなったもののX線回折特性には大幅な改善がみ見られなかった。そこで原子層オ-ダで成長制御可能なMBE法を用いてGaAs上のInP成長を試みた。2段階成長法の極限と考えられるアモルファスInPを堆積し固相エピ成長を行なったところRHEEDのストリ-クパタ-ンが観察され、平坦な初期成長層が得られた。今後、InAs系を含めたバッファ層を原子層オ-ダで制御し、結晶性評価も含めて検討する予定である。

这项研究的目的是通过控制初始生长过程在GAAS上获得高质量的INP杂膜薄膜。因此，必须抑制在生长的开始时在晶格不匹配的异光系统中看到的岛状生长，并实现二维生长模式（分层生长）。实验方法是金属有机蒸气沉积（MOVPE）和分子束外延（MBE）方法。 INP/GAA的直接生长是通过使用TMI和PH3的大气压Movpe方法进行的，结果，岛屿样生长发生在生长的早期阶段，并且由于各个岛屿朝着生长方向波动，因此揭示了由于综合岛屿而造成的生长层具有镶嵌结构。另一方面，通过使用两阶段生长方法观察结晶度和形态的改善，在低温下施加INP缓冲层，然后将底物温度升高至高温。但是，X射线衍射值的一半宽度约为400秒，并且结晶度并不总是好的。为了找出原因，当在低温下生长的缓冲层提高到生长温度时，据揭示了平坦的表面会变成岛状形状。因此，为了控制界面能量，INA被用作第一个缓冲液，并在其上种植了INP缓冲液，即使在底物温度升高到生长温度时，该膜也不处于岛屿的形状，并且在整个过程中都是平坦的。由于PL的半宽度略窄，但在此上面增长了INP，但在X射线衍射特性中未观察到显着改善。因此，我们尝试使用MBE方法在GAA上生长INP，该方法允许原子层字母字母内的生长控制。被认为是两阶段生长方法的极限的无定形INP被沉积并进行了固相的表观增长，并观察到了Rheed的层模式，从而导致平坦的初始生长层。将来，我们计划控制使用原子层字母顺序的INA在内的缓冲层，并考虑结晶度评估。