2 0 0 0 選択成長によるGaNの結晶学的評価
- 著者
- 大西 勝 元垣内 敦司 三宅 秀人 平松 和政 曽根 弘樹 川口 靖利 澤木 宣彦
- 出版者
- 一般社団法人電子情報通信学会
- 雑誌
- 電子情報通信学会技術研究報告. SDM, シリコン材料・デバイス (ISSN:09135685)
- 巻号頁・発行日
- vol.99, no.68, pp.7-12, 1999-05-21
HVPE法によりGaNの選択成長を行い、その結晶学的評価を行った。格子パターンによるGaN選択成長では、マクロステップを有する表面モフォロジーがAFMで観察され、膜厚の増大とともに格子歪みが緩和した。ストライプパターンを用いたELO-GaNをマスクの材料により比較すると、SiO_2をマスクに用いたELO-GaNでは成長面でのc軸傾斜が大きいのに対し、W(タングステン)をマスクに用いた場合にはc軸傾斜が小さく、良質な結晶であることが示された。
1 0 0 0 OA GaN におけるキャリア・励起子エネルギー緩和過程
HVPE法により作製した無極性AlN単結晶基板上に高性能な深紫外LED(波長250~300nm)を実現することを目的として、HVPE法による高品質無極性AlNバルク単結晶成長の作製を行った。今年度は特に、(1)傾斜r面サファイア基板上へのa面AlNの成長、(2)a面サファイア上への高品質c面AlN成長を行った。a面AlN成長におけるr面サファイア基板の傾斜角依存性を調べることを目的として、基板の傾斜角を+5°(c軸方向)から-5°(m軸方向)に変化させた基板を用いてa面AlN結晶の成長を行った。基板の傾斜角によって結晶性が大きく変化することがわかった。特にc軸方向に傾けた基板を用いた場合、X線ロッキングカーブの半値幅が大きく減少することから、c軸方向に傾けたr面サファイア基板を用いることが、高品質a面AlNを得るために有効であることが明らかになった。選択横方向成長や中間層などの複雑な技術を用いないで簡便に高品質なAlNエピタキシャル層を得るための方法を検討した。a面及びc面サファイア基板上にc面AlNの結晶成長を行ったところ、a面サファイア基板に成長したc面AlNの方が、X線ロッキングカーブの半値幅が小さく、低転位密度で、クラックが少ない高品質な結晶を得ることができることを明らかにした。以上の結果から、高性能な深紫外LED(波長250~300nm)を実現するために必要となるAlNバルク単結晶基板を作製するための見通しを得ることができた。
1 0 0 0 高性能GaN系青色LEDの試作研究
1.前年度に引続き、GaNの高品質MOVPE結晶成長条件下でZnを添加することによりMIS構造に必要な抵抗率の高いi層を実現し、MOVPE法による高性能MIS型青色LED(発光効率0.3%)を実現した。2.カソ-ドルミネッセンス(CL)法によりZn添加GaNの発光微細特性及び発光スペクトルを評価した結果、「GaH表面微細構造」と「発光波長及び発光強度」の間に密接な関係があることを見出し、面内で均一な青色発光を得るための成長条件を明らかにした。3.MOVPE法によりMg添加GaNの結晶成長を行い、以下の結果を得た。(1)Mg濃度はMg原料流量に対し線形的に制御できる。(2)Zn添加の場合と異なりMgの添加効率は基板温度によらず一定である。(3)Mg濃度を制御することにより室温のPL測定において青色発光(440〜460nm)を得た。(4)電子線照射処理を施すことにより、青色発光強度が1桁以上も増加すること、かつp形GaN(正孔濃度〜10^<16>cm^<-3>)が得られることを見出した。(5)pn接合形LEDを試作し、その発光スペクトルを測定したところ、青紫色及び紫外発光が観測された。以上の結果、Mg添加はGaN系短波波長発光素子の作製に極めて有効な方法であることが明らかになった。4.GaN上にGaAlNを成長させヘテロ接合の作製を行った結果、GaAlN層にクラックが発生することが分かった。このクラック発生はGaAlN層の組成及び膜厚を制御することにより抑制できることが明らかになった。またこのクラック抑制技術に基づきGaNとGaAlNの多層構造を作製した結果、表面平坦性の優れた多層膜が得られた。
1 0 0 0 ELOによりWN_x電極を埋込むGaN構造の作製と評価
- 著者
- 灰野 正絋 山口 元男 元垣内 敦司 三宅 秀人 平松 和政 澤木 宣彦 家近 泰 前田 尚良
- 出版者
- 一般社団法人電子情報通信学会
- 雑誌
- 電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス (ISSN:09135685)
- 巻号頁・発行日
- vol.100, no.57, pp.41-46, 2000-05-11
- 参考文献数
- 6
W / n-GaN接合の電極特性の評価とELOによるWN_xマスクの埋め込み構造の作製を行った。W / n-GaN接合はWの蒸着温度の上昇とともに良好なショットキー特性を示した。この接合をH_2、N_2+H_2、NH_3+H_2雰囲気中で熱処理を行った。H_2処理では、Wが分解し、GaN表面は荒れていた。N_2+H_2処理では、Wが粒界化し、GaN表面上にGaN針状結晶(whisker)が認められた。NH_3+H_2処理では、WがWN_xとなっており、WN_x / n-GaN接合はショットキー特性を維持した。また、WN_xをマスクに用いたELOを行ったところ、触媒作用によるGaNの分解が減少し、良好な埋込み構造を得ることができた。