?−?族化合物半導体の低温エピタキシャル成長に関 する研究

?−?族化合物半導体の低温エピタキシャル成長に関 する研究

著者 野田 大二

雑誌名 静岡大学大学院電子科学研究科研究報告

巻 22

ページ 162‑164

発行年 2001‑03‑30

出版者 静岡大学大学院電子科学研究科

URL http://hdl.handle.net/10297/1495

氏名^0(本籍

) 

⁾

)

学位 記 番号

  204  

学位論文題目

論 文 審査 委 員   (委員長)

教 授

助教授

論 文 内 容 の 要 旨

本論文は、 リモー トプラズマ励起有機金属化学気相堆積

(RPE―

検出器用デバイスに必要な良質結晶の成長 と不純物添加 による伝導性の制御 についての研究を行 っ た。

ZnSe薄 膜の成長では、DEZnとH2Seを 原料 とし、成長時に水素 ラジカルを照射することにより低 温・低圧下で良好なエビタキシャル成長が可能であることが確認で きた。有極性であるGaAs基板上 への成長は、どの温度領域においても良好なエビタキシャル膜が得 られたのに対 し、無極性である

Ge

に くい と考 えられる。また格子不整合 による違いを同 じ無極性基板であるGeとSiで比べてみた とこ ろ、格子不整合が大 きいSi基板では基板温度による表面での前駆体のマイグレーションと水素 ラジカ ルによる弱い結合の脱離反応がエ ビタキシャル成長 させ るための必要条件であると考えられる。

不純物添加 として、n型 、p型 それぞれについてZnSeへ の ドービングを試みた。

^n‐

^.3×

^cm、

8.2× 1019cm‐ 3の

値の低抵抗n型 znseを 得 ることが出来た。 この抵抗率は十分小 さい値であ り、デバイス作製にも十分応用で きる値 である。 しか し窒素 ラジカル ドービングでは、抵抗率は最小でお よそ^100Ωcmと 高い値 を示 してお り、十分なキャリアーが膜中に取 り込まれたとは言えない。一方で、エキシマレーザーを用いた高

7in

‑162‑

度p型 ドービングの取 り組みを行 っている。この方法 により表面層 に低抵抗pttZnSe層 の形成が確認 で きてお り、今後の応用が期待で きるものである。

ZnTe薄 膜の成長は、共に有機原料であるDEZnと DETeを用い、^150℃以上の基板温度で、かつ成長 時に水素 ラジカルを照射 したときにのみエビタキシャル成長が可能であつた。これは、水素ラジカル が特 に成長初期段階において、基板のクリーニングと弱い結合の脱離 をもたらし、ZnTe膜 形成 に重 要な要素であることがわかった。

ZnTeへの窒素 ラジカル ドービングは、Au電極 とのコンタク トがオーミックであるpttZnTe薄 膜が 得 られた。最小で約^10Ωcmの値 まで しか得 られず、成長後熱処理 を行 うことで、抵抗率の飛躍的な 減少が見 られた。抵抗率力も。^9×103Ω

^cm、

^{3.2× 1019cm‐ 3の}

^n‐

三元混晶であるCdZnTe及びCdSeTcに おいても、本

RPE…

DEZnの

cm、

^1.2×

^3の

^13cm2rV‐

Ωcmの抵抗率 を示 し、まだ十分な値 とは言えない。

一方でCdSeTeは 、原料に反応性の高いH2Seを 使用 したため、導入量R2の 変化に伴い、得 られた薄 膜の組成 も変化 した。またn型伝導性 を得 るために、Se組成が約

10%の CdSeO。 lTeO。 9に

7in度

2.0× 1018cm‐ 3の

^3.7×

RPE‐

^p‐

‑163‑

論 文 審 査 結 果 の 要 旨

本論文は、リモー トプラズマ励起有機金属化学気相堆積

(RPE―

第^1章序論 において、この研究の背景 と目的が述べ られ、第2章 で本研究で用いられた

RPE― MOCVD

の装置及び実験装置 について述べ られている。第^3章において、 Ⅱ一Ⅵ族半導体 として基本的なZnse の結晶成長 と不純物添加制御の実験が行われた。ジエチル亜鉛 (DEZn)と セレン化水素(H2Se)の 同時 供給 と、 リモー トプラズマによる中性水素原子 ラジカルの介在により、低圧力、低基板温度で結晶成 長出来ることを示 した。GAsを基板 として報 回折 ピーク半値幅200秒程度のZnSeの エビタキシャル 成長 を得 ている。不純物添加技術では^n̲ブチル沃素

(n¨

1019cm‐ 3の

れたが高濃度のp型化 には至 らなかった。

第4章 においてⅥ族原料 としてH2Seの代わ りにジエテルテルル(DETe)を 用いることでZnTeの 結晶 成長が行 われた。基板温度^150℃で水素 ラジカル介在下でエ ピタキシャル成長 したが、窒素添加 に よって もほとん ど抵抗率変化はみ られず、600℃ のアニーリングによって正孔濃度3× 1019cm 3を得 た。 これは、窒素の水素 による不活性化のためとの判断が示 された。

第5章 において、ジメチルカ ドニウム(DMCd)、 DEZn、^DETc、H2Seを 用いて、高エネルギー放射 線検出器用の化合物半導体^CdZnTe、及びCdSeTeの 三元混品のエ ビタキシャル成長 と不純物添加制御 の実験結果 を示 している。 これは、格子整合系 において高抵抗CdZnTeに

^p¨

第6章 において、CdZnTe系のダイオー ドを製作 しその評価 をした。期待 された

^p¨

^i層

^p‐

以上要するに、本研究は、従来になかった低基板温度でのⅡ一Ⅵ化合物半導体の結晶成長、不純物 添加法を実証 し放射線検出器の開発 に新 しい可能性を提供 したものであ り、博士

(工

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