化合物半導体有機金属気層成長におけるサブサーフェスの理解とヘテロ界面制御への展開

了解化合物半导体金属有机蒸气层生长和开发的次表面以控制异质界面

基本信息

批准号：
04J10804
负责人：
中野貴之
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は化合物半導体の有機金属気相成長法(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy : MOVPE)を用いた結晶成長において、現在解明されていない最表面でのIII族原子の振る舞いについて検討を行い、デバイス構造の最適化と特性向上を目的としている。2年度である平成十七年度は主に結晶成長時における最表面での偏析現象を理解するために、新しくsub-surfaceを考慮した結晶成長モデルを構築し、変調操作手法を用いた解析に取り組み界面急峻性の向上に取り組んだ。具体的には、MOVPE成長において高温雰囲気中では結晶成長最表面は準安定状態であるため、原子の入れ替わりが起こりやすい遷移層(サブサーフェス)の状態になっている。これを解析するために、成長初期と成長直後の非定常状態を解析するために、原料の連続供給を細かく区切り繰り返し供給を行うことによって、非定常状態の割合を増加させることにより解析を可能とした。特にInGaP成長におけるサブサーフェス解析においてはInPとGaPで反応速度定数が違っていることを見出した。また、サブサーフェスの物理計算モデルを構築し、検証を行い、各物理定数の導出を行った。これらのパラメーターを用いることにより、連続供給による成長時に発現するIn偏析現象の再現が可能となった。また、この知見を元に急峻なヘテロ界面の作製を検証し、ガス切り替えシーケンスの改良を試みた。最適化したガス切り替えシーケンスによって作製されたヘテロ界面を走査型透過電子顕微鏡(Scanning Transmission Electron Microscopy : STEM)を用いた解析により評価を行った。この解析により従来シーケンスでは2nm存在していた中間層を1nmに減少させることが可能となった。

在这项研究中，我们研究了使用金属有机气相外延（MOVPE）的化合物半导体晶体生长中目前未知的最外表面第III族原子的行为，并改进了器件结构，目的是优化。并改善特性。 2005财年，即我们研究的第二年，我们构建了考虑次表面的新晶体生长模型，并使用调制操纵方法进行了分析，主要是为了了解晶体生长过程中最外表面的偏析现象我们致力于提高界面陡度。具体而言，在MOVPE生长过程中的高温气氛中，晶体生长的最外表面处于亚稳定状态，因此处于原子容易交换的过渡层（亚表面）的状态。为了对此进行分析，为了分析生长初期和生长后不久的不稳定状态，可以通过将连续供给的原材料分成小部分并重复供给来增加不稳定状态的比例来进行分析。做过。特别是，在 InGaP 生长的次表面分析中，我们发现 InP 和 GaP 之间的反应速率常数不同。此外，还构建并验证了地下物理计算模型，并推导了各种物理常数。通过使用这些参数，可以再现连续供给生长过程中发生的In偏析现象。基于这些知识，我们还验证了陡峭异质界面的创建，并尝试改进气体切换顺序。通过使用扫描透射电子显微镜 (STEM) 进行分析来评估由优化的气体开关序列创建的异质界面。该分析使得将传统序列中的中间层从 2 nm 减少到 1 nm 成为可能。