有機金属気相選択成長法による異種基板上への半導体ナノワイヤ形成と発光デバイス応用

使用有机金属气相选择性生长方法在异质基底上形成半导体纳米线及其在发光器件中的应用

基本信息

批准号：
12J01477
负责人：
池尻圭太郎
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、次世代の安価で高効率な発光デバイス応用に必要な基礎技術確立し、ナノワイヤ発光デバイスの作製を試みる。まず、半導体ナノワイヤのデバイス応用に不可欠な基本技術である不純物制御技術の確立を目指して研究を行った。同時に、ポリシリコン薄膜上の半導体ナノワイヤ形成をより高精度に行うために、ポリシリコン薄膜上の選択成長のメカニズムを克明に調べ、その成長技術を確立した。以下に本年度の具体的な研究実施状況を示す。(1)本研究では、MOVPE選択成長法によるInPナノワイヤ成長中にDEZnによりZnドーピングを行い、成長構造の外観形状と結晶構造の評価を行い、成長方向が反転する双方向成長特性を発見した。さらに、成長温度や成長原料供給比などの成長パラメータによっても成長方向を同様に制御できる可能性を示し、シリコンのような無極性基板上にIII-V半導体ナノワイヤを成長させる際に、成長条件によって成長方向を制御可能であることを示した。(2)ポリシリコン薄膜上のナノワイヤ成長を行い、成長過程の分析を行った。ポリシリコン薄膜を堆積させた基板を用いてGaAsのMOVPE選択成長を行い、六角柱構造のGaAsナノワイヤ成長を確認した。開口部には、ナノワイヤ構造の他に、ヒロック状の構造と成長が起きていない開口部があった。これらの成長構造の存在確率を、開口部の直径依存性と成長条件依存性について分析し、開口部とポリシリコン結晶粒のサイズの関係から成長構造の成長モデルに関して考察を行い、成長構造依存性の原理を解明した。

在这项研究中，我们将建立下一代廉价和高效发光设备所需的基本技术，并尝试制造纳米线发光设备。首先，我们进行了研究，目的是建立杂质控制技术，这是半导体纳米线设备应用必不可少的基本技术。同时，为了实现高精度的多硅薄膜上半导体纳米线的形成，详细检查了对多硅胶薄膜的选择性生长的机制，并确定了生长技术。以下是今年进行的研究的具体状态。（1）在这项研究中，使用MOVPE选择性生长方法在INP纳米线生长过程中用DEZN进行Zn掺杂，并对生长结构的外观形状和晶体结构进行评估，并发现了逆转生长方向的双向生长特征。此外，根据生长温度和生长材料的供应比，可以以相同的方式控制生长方向，并且已经表明，当IIII-V半导体纳米线在非极性底物（例如硅）上生长时，可以根据生长条件控制生长方向。（2）纳米线在多硅胶薄膜上生长，并分析生长过程。使用底物进行了GAAS的Movpe生长，并在其上沉积了多硅薄膜，并确认了Hexagonal Prism结构的GAAS纳米线生长。除了纳米线结构外，开口还有一个像小丘一样的结构和一个没有生长的开口。分析了这些生长结构的存在的可能性，以根据开口和生长条件依赖性的直径依赖性，并根据多硅烷晶粒的开口与大小之间的关系以及生长结构依赖性的原理研究了生长结构的生长模型。