エピタキシャル薄膜における極性構造の原子レベル理解と新機能探索

外延薄膜极性结构的原子水平理解及新功能探索

基本信息

批准号：
14703024
负责人：
角谷正友
金额：
$ 16.81万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

サファイア基板上に成長する窒化物半導体薄膜の極性構造を利用した新機能を探索した結果、可視光に反応する光触媒効果と紫外光に応答する光電効果を見出すことができた。TiO_2やSrTiO_3の光触媒効果よりも高い効果を示すGa面GaN薄膜とInを混晶化することによって、In組成11-30%のInGaN薄膜において可視光での光触媒効果を確認した。その効果はInGaN薄膜の質の向上とともに高くなる傾向があることがわかった。一方、GaN薄膜とAlを混晶化することによって、広バンドギャップを図り、Mg-dope(p型化)Al組成20-30%で320mn以下の光に対して10%以上の高い量子効率の光電効果を確認した。短波長の光に対する高感度センサーの可能性を示した。1つのサファイア基板上に2つの極性構造の異なるGaN薄膜を同時に成長させる(stereo-selective成長)新しい方法を開発した。これまでサファイア基板を硝酸溶液で処理することによってstereo-selective成長を実現していたが、wetプロセスのために微細化が困難であった。今年度高速電子線回折や電子線描画システムの電子源を高温水素処理したサファイア基板に照射するというdryプロセスによって数μmレベルで微細化されたGaN薄膜のstero-selective成長を実現した。

通过利用在蓝宝石基板上生长的氮化物半导体薄膜的极性结构探索新功能，我们发现了响应可见光的光催化效应和响应紫外光的光电效应。通过将In与比TiO_2或SrTiO_3具有更高光催化效果的Ga面GaN薄膜混合，我们证实了In组成为11-30%的InGaN薄膜在可见光下的光催化效果。可知随着InGaN薄膜的品质提高，该效果有增大的倾向。另一方面，通过混合GaN薄膜和Al，我们实现了宽带隙，并通过Mg掺杂（p型）Al成分实现了对于320 mn以下的光超过10%的高量子效率20-30%的光电效应被证实。证明了针对短波长光的高灵敏度传感器的可能性。我们开发了一种新方法，可以在单个蓝宝石衬底上同时生长两层具有不同极性结构的GaN薄膜（立体选择性生长）。到目前为止，立体选择性生长已经通过用硝酸溶液处理蓝宝石衬底来实现，但湿法工艺使其难以小型化。今年，我们采用干法工艺，将高速电子衍射或电子束光刻系统的电子源照射到经过高温处理的蓝宝石衬底上，实现了氮化镓薄膜的立体选择性生长到几微米。氢。