面積選択MOCVDを活用したInGaAsP化合物半導体結晶成長機構の解析とマイクロレーザアレイの作製

InGaAsP化合物半导体晶体生长机制分析及区域选择性MOCVD微激光阵列制作

基本信息

批准号：
04F04149
负责人：
霜垣幸浩
金额：
$ 1.54万
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

化合物半導体のMOCVDプロセスは,通常は拡散律速下で成長するため,表面反応の情報を成長速度から引き出すことができない。しかし,SiO_2などのマスクを用いて部分的に選択成長をさせ,その成長領域の製膜速度分布から表面反応速度定数などを抽出することが可能となる。前年度までにGaAs系の選択成長において,表面反応速度定数の温度依存性,原料濃度依存性,基板面方位依存性,および反応器内の基板設置位置依存性についての検討を行い,GaAs-MOVPE成長における表面反応機構についてかなり詳細なデータを得ることができた。特に原料濃度依存性からはラングミュア型のような非線形な現象があることを初めて確認することができた。その結果を踏まえて,平成17年度は非線形反応速度定数の解析を行った。具体的には,製膜種の吸着平衡定数Kと吸着種の反応速度定数kをシミュレーションによるフィッティングから求めた。実際には2つのパラメータがあるため,異なる5つの原料濃度による製膜速度分布を1組のパラメータで無理なく説明できる値の抽出を行った。また,これらの解析をGaAs(100)面に対して(011)方向に0〜15°の傾斜角を持つ基板に対して行った。その結果,吸着種の表面反応速度定数は,結晶の傾斜角に対して依存せず,ほぼ同じ値であったのに対し,吸着平衡定数は角度の増大に伴い,大きな値を示した。このことは,吸着種の反応性は下地に依存しないが,吸着状態はステップが多い傾斜角の大きな基板ほど吸着種の被覆率が高くなることを示している。これらの結果は,化合物半導体のMOCVDにおける表面反応機構解析としては初めての知見である。このほかに,p型,n型の不純物制御をするために導入するガスの表面反応への影響なども系統的に検討を行い,選択MOCVDを活用したデバイス合成への基礎的知見の取りまとめを行った。

化合物半导体的MOCVD过程通常在扩散速度下生长，因此无法从生长速度中提取有关表面反应的信息。但是，可以使用掩模（例如SIO_2）部分选择和生长，并从膜形成速度分布中提取表面反应速度常数。到上一年，在GAAS系统的选择和增长中，我们将检查表面反应速度常数，原料浓度依赖性，底物表面依赖性和底物安装位置依赖性的温度依赖性，I能够获取有关生长表面反应机制的大量详细数据。首次可以确认存在非线性现象，例如壁式类型，尤其是由于原料浓度依赖性。根据结果，我们在2005年分析了非线性反应速度常数。具体而言，通过模拟拟合计算了膜制造物种的吸附平衡常数K和吸附物种的反应速度常数K。实际上，由于有两个参数，因此用一对不同的原材料浓度提取了一对参数可以毫不困难地解释的值。此外，对这些分析的倾斜角度（011）方向（011）朝着GAAS（100）表面进行了倾斜角度为0至15°。结果，吸附剂类型的表面反应速度常数不取决于晶体的倾斜角，几乎相同，而吸附剂平衡常数由于角度的增加而显示出很大的值。这表明吸附剂物种的反应性不取决于碱，但是吸附剂状态表明，较大的步骤，吸附的底物越高。这些结果是化合物半导体MOCVD中表面反应机理分析的首次知识。此外，我们还检查了引入的气体的影响，以控制P和N型杂质，并使用选定的MOCVD总结了设备合成的基础知识。