低温バッファ層ナノ結晶制御によるIII族窒化物半導体高品質結晶成長

通过控制低温缓冲层中的纳米晶体实现III族氮化物半导体的高质量晶体生长

基本信息

批准号：
03J50291
负责人：
村上尚
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

GaN系材料を用いた光デバイスは、低温バッファ層技術、選択横方向成長を用いた転位低減技術の開発により実現がなされているが、GaN系電子デバイスの開発に関しては、未だ実用化に至っていない。GaNは高い絶縁破壊電界、飽和ドリフト速度、熱伝導率をもつことから、テラヘルツ級の高周波化が可能となると考えられている。しかし、現在実用化されているGaN基板の転位密度が大きい、寄生容量や誘電損失を防ぐための半絶縁性GaN基板が無いこと等が実用化の弊害となっている。本研究では、高抵抗GaN厚膜を得るため、成長と同時にp型ドーパントであるフェロセン((C_5H_5)_2Fe:Cp_2Fe)を気相で供給し、FeCl_2としてGaN中に鉄をドーピングしキャリアの補償を行った。今回は、GaNの比抵抗、キャリア密度、キャリア移動度と各原料供給比との相関について明らかにした。ノンドープのGaNにおいては、比抵抗が2.7x10^<-3>Ω・cmのn型伝導を示したが、Feドーピング濃度の増加に伴い比抵抗が増加した。フェロセンの供給分圧比(P_<Cp_2Fe>/P_<GaCl)が6.83x10^<-1>のときに3.0x10^9Ω・cmとノンドープと比較して12桁大きい比抵抗を持つGaNが得られ、GaN厚膜の半絶縁性化に成功した。二次イオン質量分析により結晶膜中の不純物濃度を測定したところ、ノンドープのGaN中には2x10^<19>cm^<-3>の酸素が存在し、本成長装置により成長したGaNの主な残留ドナーは酸素であることが明らかとなった。また、Feドーピングを行うことにより、Fe不純物濃度がOの不純物濃度を超えたときに高抵抗化していることがわかり、キャリアの補償が確認された。結晶品質に関しては、c軸配向性はFe濃度の増加に伴って徐々に劣化するが、結晶中の欠陥密度は減少することがわかった。これは、FeドーピングによるGaN表面における横方向成長の促進によるものと考えられる。

使用基于GAN的材料的光学设备已经通过低温缓冲层技术的开发和使用水平增长的融合技术实现，但是GAN电子设备的开发尚未实用。 GAN具有较高的绝缘销毁电力世界，饱和漂移速度和导热率，因此人们认为可能会较高的Terahertz类频率。但是，当前正在实际使用的当前GAN底物的转换密度没有寄生能力和半胰岛的GAN基板以防止介电损失等，这一事实已成为实际使用的负面影响。在这项研究中，为了获得高抗性的GAN厚膜，P型掺杂剂（（（C_5H_5）_2FE：CP_2FE）在gan中提供了fecl_2的速度，以补偿载体。这次，我们阐明了GAN，载体密度，职业运动与每种原材料供应比的比率之间的相关性。在节点的gan中，2.7x10^<-3>ω和cm的比例显示出N型N型传导，但由于Fe掺杂浓度的增加，抗比例的比例增加。当Ferosen的供应划分压力比（P_ <CP_2FE>/P_ <GACL）为6.83x10^<-1>时，获得了12位比例的GAN，而3.0x10^9Ωcm和Nodop获得了成功，成功的GAN厚膜半绝制。当通过次级离子质谱法测量晶体中的杂质浓度时，主gan由该生长装置生长，并具有2x10^<19> cm^<-3>氧气的氧气其余的供体是氧气。此外，通过进行Fe掺杂，发现Fe杂质浓度超过了O的脉冲浓度，并确认了载体的补偿。关于晶体质量，发现C轴取向因Fe浓度的增加而逐渐恶化，但晶体中的密度有缺陷。这被认为是由于Fe掺杂促进了GAN表面上的水平生长。