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八百グループ

II-VI族ワイドギャップ半導体の表面プロセスの原子・分子レベルでの解明と制御
八尾　隆文

■目的
　II-VI族化合物半導体はイオン結合性と共有結合性の両方の結合をほぼ等しく有する４配位の化合物半導体であり、可視から紫外領域にわたる直接遷移バンド構造を持つ。このグループは、（１）この物質系の分子線エピキタシー（MBE)　あるいは原子層エピキタシー（ALE) における表面プロセスを制御し、（３）所望のミクロ構造と物性を持った半導体量子構造の設計と作成の指針を確立する、ことを目標に研究を進めている。

■成果
　　1.ZnSe/GaAsヘテロ表面・界面プロセス制御と評価

　・RDSによる表面と界面のその場観察

　（１）　RDSによるヘテロ構造の表面ならびに界面を分離して評価する手法を開発し、成長表面ならびに埋もれた　　　　界面のRDSその場観察が初めて可能となった。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）　この方法によってGaAs表面構造制御することで、成長後のZnSe/GaAs界面構造を原子レベルで制御で　　　　　きることを明らかにした。

　・�｡-�｣／�-�､界面制御とエピキタシー

　（１）　GaAs（００１）の各種安定化表面（As:(2×4）,As:(4×4）,Ga:(4×6））を作製 し、Zn、Se処理表　　　　　面、ZnSe成長表面の構造変化をSTMにより調べた、Se処理2×1 表面でのZnSeの島状成長、Zn処理２X4表　　　　面でのZnSeの２次元成長を明らかにした。

　・TEMによる�｡-�｣／�-�､界面観察と制御　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）　Zn処理GaAs表面での成長ではZn-As界面層の形成が、Se処理GaAs表面ではGa-As 界面層が形成するこ　　　　とを明らかにした。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）　AsリッチのGaAs-c(4×4）表面でZn処理あるいはSe化したZnSe/GaAs界面ではショックレー部分転　　　　　位が形成されることを見い出した。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）　MBE成長における表面ストイキオメトリー（Zn/Se）とZnSeエピ膜中の転位の形成の相関を初めて明らか　　　　にした。

　 ・不純物ドーピング制御

　（１）　発光分光法（OES)やレーザ誘起蛍光法（LIF)などを用い、ZnSeのp-型不純物として窒素プラズマ化学種　　　　の同定、イオン種の評価などを行い、イオン種が新たな補償中心を形成することを見い出した。　　　　　　（２）　窒素原子ラジカルを効率良く生成する新しいタイプのラジカルガンの試作に成功した。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ZnSe/GaAs界面の反射率差スペクトル　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（成長前のGaAs表面を３つの相違なる条件で準備した場合）　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　窒素ドープZnSe層の正孔濃度のRFパワー依存性　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　●は100Vの電圧印加によりイオン除去した場合