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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J01477/
关键词：
ナノワイヤ MOVPE 選択成長ポリシリコン成長機構 InP ドーピング結晶構造

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，我们将建立应用下一代廉价高效发光器件所需的基础技术，并尝试制造纳米线发光器件。首先，我们进行了研究，目的是建立杂质控制技术，这是半导体纳米线器件应用所必需的基础技术。同时，为了在多晶硅薄膜上更高精度地形成半导体纳米线，我们深入研究了多晶硅薄膜选择性生长的机理，建立了生长技术。今年具体研究实施情况如下。 (1)在本研究中，我们利用MOVPE选择性生长方法在InP纳米线的生长过程中进行了DEZn的Zn掺杂，评估了生长结构的外部形状和晶体结构，发现了生长方向相反的双向生长特性。此外，我们还证明了生长方向可以通过生长温度和生长材料供应比例等生长参数进行类似控制的可能性，并且当在硅等非极性衬底上生长III-V族半导体纳米线时，表明生长方向可以控制。 (2)在多晶硅薄膜上生长纳米线并分析生长过程。使用沉积有多晶硅薄膜的基板进行GaAs的MOVPE选择性生长，并确认了具有六棱柱结构的GaAs纳米线的生长。除了纳米线结构之外，开口还具有小丘状结构和未发生生长的开口。我们从开口直径的依赖性和生长条件的依赖性来分析这些生长结构的存在概率，并从开口与多晶硅晶粒尺寸的关系考虑生长结构的生长模型阐明了原理。