InGaAsグレーデッドバァッファー層に関する研究
ＩｎＧａＡｓは長波長の赤外線受光デバイス用材料であります。それを入手容易ななＧａＡｓ基板上に成長させることを考えています。
ＩｎＧａＡｓとＧａＡｓは格子定数が違うので、格子定数をＧａＡｓからＩｎＧａＡ
ｓへ徐々に変化させていくグレーデッド法でトライしています。だましだまし成長していくのですが、In組成が高くなると良質な結晶を得ることは難しい。モホロジーをよくするために工夫をしてきました。その結果、nice findingを見つけました。組成が高くても鏡面が得られるようになりました。In組成の高いInGaAsの成長をこれから行っていきます。InAsもOKのようです。
PLもよく光っています。PLでは愛媛大学と共同研究しています。MOCVD法でこれだけ順調にいっているのは現在高野研だけだと思います。
半導体中のバァッファー層中の転位について学問面でも貢献していきます。高野研で明らかにしたことは、MOCVD装置でもデバイスグレードのInGaAs/GaAsは成長可能であること。GaAsオフ基板の効能。成長温度の低温化による高In組成InGaAs成長の実現です。
図 Iグレーデッド層 図 MOVPE低温成長により下図のように貫通転位密度が激減した。
シリコン基板上InGaAs結晶成長
Ｓｉ基板は大面積である、熱伝導率がいい、
安いという特徴があります。集積回路はSiで作製されます。ただしSiは発光デバイスには適さない。光と電子を融合したシステムを作製するときにGaAs/Siという結晶があれば、とても好都合です。
しかしGaAsとＳｉの物理定数がかなり異なるため、良い結晶を作製す
ることはとても難しい。
高野研では地道な努力の結果、幸運にも世間より一桁転位密度が低い結晶を作製できるようになりました。
結晶成長技術の腕をかなり磨くことができました。ただこのままでGaAs/Siはものにならないでしょう。光電子融合回路で使用する発光及び受光デバイスは大きくなくてもいいので、このことに着眼し、小面積ながらも無転位のGaAs結晶をSi基板上に作製していくこととしました。
GaAs on Si substrate
