Title
Author(s)
GaN薄膜の基板材料およびエピタキシャル成長に関する
結晶学的研究
加藤, 智久
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Issue Date
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1998
http://repo.lib.nitech.ac.jp/handle/123456789/213
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Thesis or Dissertation
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博
G
a
N
士
論
文
薄膜 の 基 板 材料 お よ び エ ピ タ キ シ
成 長 に 関 す る 結 晶 学 的研 究
1998
年
加 藤 智 久
ャ ル
目次
第
序論
章
一
頁
1
1
1
第
-
-
-
G
a
N の
研 究 開発
2
G
a
N の
特徴
3
本研 究 の 目 的 と 構 成
2
-
3
4
5
-
N
成 長 機構
解析 と 各 種 基 板 材 料 の 有 用 性
の
評価
の
2
基礎 事項
9
2
-
-
2
-
-
2
-
-
お よ び 各種 基 板結晶 の 基礎 デ
N
1
G
2
ポ
3
原 子 間距離 ミ
a
リ
ー
9
タ
ー
15
グ の 法則
ン
ス マ ッ
チ と 拡張 原 子 間 距離 ミ
16
チ
ス マ ッ
16
評価 方法
3
2
-
a
8
2
-
G
緒言
2
2
1
1
2
2
史
章 の 参考文献
一
第二 章
2
の 背景 と 歴
1
3
-
4
2
G
4
-
2
2
2
-
2
2
2
a
-
2
2
-
-
4
-
-
4
-
-
Ⅹ線 プ レ セ
1
-
ッ
シ
ン カ メ ラ法 の
ョ
概説
17
19
成長 モ デ ル
N
1
-
4
4
-
4
4
-
4
4
(0 0
1
-
1
-
-
-
G
2
-
と( 0 0
N
a
基板 上
(0 0
･
1) A 1 2 0
･
のG
a
3
2
2
3
G
2
(0
-
(1
3
1
-
-
-
1
･
1
2
と( 0 1
N
a
1
･
0) A 1 2 0
(0 0
2) A 1 2 0
3
･
･
の
3
19
方位関係
基板 上 の G
a
N
25
成長 モ デ ル
N
27
2) A 1 2 0
3
成長
a
3
19
成長
N
1) A 1 2 0
･
3
-
1
-
3
( 0 1 2) A 1 2 0 3 基 板 上 の G
2
-
1) A 1 2 0
･
の
方位関係
基板 上 の G
N
a
27
31
成長 モ デ ル
33
基板 上 の G a N 成長
1)
面 お よ び( 1 0 0) 面 が 同 時 成長 し たG
同 時 成 長 した G
･
a
N
と(1
1
･
0) A 1 2 0
3
の
エ
a
N の
ビタ キシ
微構 造
ヤル
な 関係
33
40
頁
2
2
2
4
2
4
-
2
-
2
-
2
2
-
-
-
2
-
2
2
2
2
2
-
2
-
4
-
4
-
4
-
4
-
-
4
-
-
-
4
-
4
-
4
-
4
-
4
-
-
-
-
-
-
ス
5
-
5
-
5
-
5
1
6
-
6
-
6
-
6
･
のG
G
7
7
7
7
a
-
-
-
-
a
G
2
(1
3
G
N
1
G
2
(1
3
G
A
1
a
N
のG
M gA120
N
a
a
4
4
N
a
N
のG
3
G
N
a
N
g A 1 20 4 の
基 板上
N
のG
a
N
方位 関 係
58
成長 モ デ ル
63
方位 関 係
66
成 長モ デ
ル
a
A
s
a
N
成長 モ デ ル
( 1 0 0) G
a
A
s
a
N
成長モ デ ル
a
A
3
-
78
80
a
A
基板 上 の G
82
成長 モ デ ル
85
の
方位関係
87
N
成長 モ デ ル
89
N
a
s
a
5
考察
91
6
ま とめ
94
第三 章
-
76
方位関係
の
s
第 二 章 の 参 考文献
3
72
82
基板 上 の G
薄膜 と( 1 0 0) G
70
72
成長
薄膜 と( 1 1 1 ) G
(1 1 1)G
a
g A 12 0 4 の
成長
a
54
58
薄膜 と(1 0 0) S i の 方位 関係
基板上
G
成長 モ デ ル
N
a
基板 上 の G
( 1 0 0)S i 基板 上 の G
s
のG
成長
N
1 1) S i 基板 上 の G
a
48
50
薄膜 と( 1 1 1)S i の 方位 関係
2
4
基板 上
薄膜 と( 1 0 0) M
( 1 0 0)
方位関係
-
1 1) M g A 1 2 0
a
43
50
薄膜 と(1 1 1 ) M
N
a
成長 モ デ ル
N
N の 結 晶成長 モ デ ル
a
1) 6 H S i C の
-
ピネ ル 基 板 上
1
･
1) 6 H S i C
･
a
成長
N
と( 0 0
N
a
(0 0
4
-
基板 上 の G
3
双晶 し た( 1 0 0) G
G
2
0) A 1 2 0
･
基板上
4
-
1
S i 基板 上 の G
7
-
-
4
6
4
-
4
(1
4
-
Si C
5
4
-
2
-
4
-
2
2
-
4
2
-
3
-
3
4
4
-
2
-
4
-
2
-
-
3
-
4
-
-
2
4
-
六 方 晶S i C 単 結 晶 の 欠 陥 お よ び 結 晶性 の 評 価
1
緒言
2
S iC
95
頁
3
-
3
3
-
-
-
3
-
3
3
3
-
-
3
-
3
-
3
-
3
-
3
-
3
-
3
ー
結 晶構 造 と 物性値
-
2
バ ル
3
99
ク 結 晶 の 育成方法
104
3
-
-
-
-
-
4
試料
10 7
2
評 価方 法
109
3
-
3
-
3
4
4
4
4
4
4
4
-
-
-
-
-
-
-
-
10 7
1
-
-
2
2
2
六 方晶S i C
4
3
ヨ
2
1
-
実験 お よ び 評価 方法
3
3
i
2
1
偏 光顕微鏡 と 複屈折
1 10
2
光弾 性定 数測 定 装 置 の 概 説
1 11
3
顕微ラ
114
-
-
-
マ ン 分光法 の 概説
バ ル ク 単結 晶 の
評価
11 6
単結 晶 の 欠陥
1
S iC
2
マ
3
S iC
4
光弾性定 数 と 内部 歪 み の 応 力 の 測定
5
マ
6
内部 歪 み
7
結 晶 の 転位密 度
8
欠陥 が 及 ぼ す結 晶性
イク
ロ パ
116
イ プ 周 辺 部 の 内部 歪 み と そ
単結 晶 の 顕 微 ラ
イク
ロ パ
マ ン 分光 法 に
の応
よ る 評価
イ プ周 辺 部 の 歪 み と 温度変化 と
の 発生
力分布
1 24
1 27
の
関係
原因
13 7
へ
139
の 影響
1 48
声三 幸 の 参考文献
欝四 章
墾
生
-
-
149
単結 晶 基 板 上 の
SiC
1 28
131
まとめ
5
11 8
G
単結 晶 薄膜 の 成 長 と 評 価
N
a
1
緒言
151
2
実験 お よ び 評価 方法
151
4
4
4
-
-
-
4
2
2
2
-
-
-
-
2
1
M O C V D
法の概説
2
M O C V D
法 に よ るG
3
評 価 方法
-
3
-
1
フ ォ
151
a
N
単結 晶薄膜 の 成長実験
153
153
トル ミネ
ッ
セ ンス
( P L) 法 の 概説
154
4
-
結果 と 考察
3
4
3
-
4
-
3
-
-
4 - 3
4
-
3
-
-
4 - 3
4
-
-
基 板 上 に 成長 さ せ たG
1
SiC
2
Ⅹ 線 回 折装 置 に よ る G
3
顕微 ラ
4
G
a
N
薄膜 の
5
G
a
N
薄膜 の 努開性 の 評価
a
N
マ ン 分光 測 定 に よ
フ ォ
トル ミネ
a
N
薄膜 の 表 面 微構 造
薄膜 の 結晶方位 関係 お よ び 結晶性 の 評価
るG
ッ
a
N
薄膜 の 評価
セ ンス
測定 に よ る の 光学特性 の 評価
156
16 1
16 4
167
まとめ
4
第 四 章 の 参考文献
第五 章
総括
174
謝辞
177
研 究業績
178
論文発表
178
口 頭発 表
1 79
研 究歴
18 1
受賞
18 1
第
1
章
一
-
1
序論
G
a
究 開 発 の 背 景 と歴 史
N の研
半導体 デ バ イ ス は 2 0 世 紀半 ば に ト ラ ン ジ ス タ が 発 明 さ れ て 以 来
進め ら れ
現在 で は 産業 や 社 会 に な く て は な ら な い 存在 で あ る
､
代表 さ れ る シ リ
の
ン デバ
コ
イス は
優 れ た 性能 か ら現 在 も エ
技術 の 進歩 に 伴
て
っ
く深く普及 し たが
､
情報技術 の 高度化
､
パ
､
より
一
トロ
ナル
ソ
ー
領域 に ま で
ニ
ク ス 界 の 主役 の 座を 占 め て
コ
ン
･
ピ
飛躍的発 展 は大容 量
そ
｡
の
ため
い
ハ
ドウ
ー
る こ と が 大き い
( 1 ) 電 子 移 動度 が 高 い も の が 多く
ニ
クス
般家庭 に ま で 広
アの
ェ
実現 に よ
っ
っ
シリ
､
コ
ン に比 べ
ヘ
テ
｡
て大
た新 し
一
つ
下 記の よう
｡
高 速 動作 が 可 能 で あ る
､
( 2)
バ ン
ドギ
( 3)
バ ン
ド構 造 が 直接 遷 移 の も の が 多く
プが 広く高 温 動作
ャ ッ
一
レク ト ロ
そ の 研 究 の 中 核 と なる 半導体材料 の
る｡
一
い
エ
光 デ バ イ ス や 超高速 デ バ イ ス と い
､
にⅠⅠⅠ Ⅴ 族化合物 が あ る ｡ ⅠⅠト Ⅴ 族化合物 が 注 目 さ れ る 理 由 は
な 優 れ た 特徴 を 有 し て
る｡
携帯 電 話 な ども 既 に
､
高速 の 情報処 理
､
現在 の 研 究 開 発 は 展開 し て
､
タ
ー
ュ
い
そ
､
層効率 の 良 い 情 報処理 技術も 必 要 と さ れ る 時代 と な っ て き た
き く 支援 され る こ と が 期待 さ れ る
い
特 に 大規模 な 集積 回 路 に
｡
高度 な 超微細加 工 技術 の 確 立 と と も に 大きく発展 し
､
レク
急速 に 研 究 開 発 が
､
の
可 能性 が あ る
高 い 発光効率 を 示す
､
( 4 ) 複数 のⅠⅠⅠ Ⅴ 族化合物 と の 固 洛体 を 形 成 しや すく
高品 質な
-
､
ロ
結 合も 可 能 で あ
る
数多 く の 特 筆 す べ き特 徴 か ら
こ れら の
能 な 新 し い 半導体分 野 を 開拓 し て
い
て以
来
る
結 晶成長技術 の 発 展 に 支 え られ
の
｡
I nS b
､
､
G
a
Sb
､
G
a
A
s
､
G
a
た
っ
A IA
､
ⅠⅠⅠ Ⅴ 族化 合 物 は1 9 1 0
-
｡
s
近年
､
A IP
､
､
AIN
I
､
の
し たⅠⅠⅠ
-
Ⅴ 族窒化物 半導体 の 研
る ため に
成長 は
い
る
究 開発
｡
の
一
般 に気 相 反応 を 用
い
特 に ワ イ ドバ
ン
ドギ
進展 は め ざま し く
た 異 種基 板上
-
な どが 研 究 さ れ て
多く の 量 子 効果 デ バ イ ス が 開 発 さ れ
､
現在 も世 界 中 で デ バ イ ス 化 の 競争 が 行 わ れ て
､
N
a
い
1
へ
-
の
ヘ
テ
､
い
ロ エ
ャ ッ
､
い
実用性
る｡
分 野 で は 情報 の 記録 や 伝達 の 高 密度化 の 要 求 か ら
化 に 向け て 研 究 開 発 は 進 め られ て
イ ス で は 実現 不 可
年 にI n P が 最初 に 作成 され
やG
N
n
ン デバ
コ
高 い 光 デ バ イ ス や 超 高速 デ バ イ ス な ど が 数多く 生 み 出 さ れ て
光デ バ イ ス
の
P
Ⅰ廿 Ⅴ 族 化 合物 は シ リ
､
､
現在 は そ の 短波長
プ を 有す る G
a
N
を 中心 と
高 い 実 用 性 と 信 頼性 を 実現 す
る
ⅠⅠⅠ Ⅴ 族窒 化 物 の
一
｡
ピタ キ シ
ャ ル
結 晶 薄膜
成長 で 行 わ れ
､
(M
M O C V D
【3 4 】な
)
,
イ ア)
をG
フ ァ
とである
､
マ ッ
エ
ピタ キ シ
e
p
【1 2】や M B E
)
o si ti o n
て 行 われ て
い
(M
･
成長 で 行 わ れ る 理 由 は
ol e c ul a r
る
い
ホモ
｡
5
とが で き な い た め で あ る【
6】
基板 と の 整合性 に あ る
､
サ
｡
イア
テ
ヘ
高温
､
ロ
面を 基 板 面 と し た場 合
チ は 約1 6 % と 大きく
そ れ を 反 映 し て 1 9 8 0 年代 前半 ま で は ク ラ
a
膜 しか 得 ら れ て
N
間 題 を 克服 で き る
に 膜厚数十 n
なか
い
しか し
｡
こ
た
っ
年 にA
1 98 6
､
と を 見 出 した
の( 0 0
･
1)
間題 か ら
この
｡
の 低 温堆積緩衝 層 を 作 製す る 手法 で
m
坦 に 成長す る 上
結晶性 や 電気 的
､
研 究 は 急激 に 盛 ん と な り
G
､
ッ
その 理
｡
と
ッ
トの
多い
後
衰退
N の 研 究開発 は そ の
a
の ミス
G
､
a
ある
N
成長 を 行う 前 に サ フ
は
て
､
い
つ い
に 高輝度青色発 光 ダイ オ
高輝度 の 街頭 用 フ
る
｡
G
a
ル カラ
ー
得られるG
｡
とは
1 1 1 2】
分 な 輝度 で 発 光す る こ と で あ る【
程度 で 残留 し て
こ
い
る
と も 報 告 さ れ た【
っ
また
｡
1 3】
が盛 ん に 行 わ れ て
い
たが
｡
､
､
､
,
｡
それで も
N
a
結晶 は
そ
｡
-
n
後
の
､
a
N
を用
pi t a x i a ll y
l a t e r al
t h)
､
199 3
こ のL E D
｡
青色光源 と して 既 に 利 用 さ れ
多 少 の 転位 や 欠陥 が 結晶 中 に 存在 し て
ヘ
テ
ロ
界面 か ら 伝播 す る 転位 が 密度1 0
い
い
た 短波長
レ
12
る【 】｡
い
7
1 0
∼
ク 電流 を発 生 する 原 因と な
ー
ー
ザ
高 い 電流 密 度 で 駆動 さ れ る L
o verg r o w
N
a
ても充
低 温 堆積 媛衝層技術 に よ っ て 多く の 転 位 や 欠 陥 を
影響 を 与 え る 可 能性 が あ る と 指摘 さ れ て
e
G
､
接合 の 実現
製 品化 さ れ t (
､
､
表 面が 平
､
1 0)
が 実現 し
厳密 に は そ の 転位 が リ
現在 は G
るが
E D)
デ ィ ス プ レイ や 信号機 な ど の
N の L E D で 大 変興 味深 い こ
抑え ら れる よ う に な
ド (L
ー
､
イ ア基 板
ァ
｡
､
こ
N
a
【9】
量 子効 果 を 生 む 固 溶体 結晶 の 積 層技 術 の 確 立 な ど次 々 と 技術開発 が 進 め られ た
年に は
(サ
3
ャ ル 成長 に
クや ピ
結晶 が 高品質化 した こ と に 伴 っ て p 型結晶 や p
､
G
､
光学 的 特性 な どが 飛 躍 的 に 改 善 さ れ た
､
0
2
8
ら【7】が 低温堆積 緩衝 層技術【】を応 用 し
m a n o
こ の 技術 は
｡
ャ ル
腐食 に 強 い
､
ピタ キ シ
エ
｡
､
A1
､
般的である
一
完 全 に は 克服 で き な い
フ ァ
ピタ キ シ
a x y
間 題 点 は 組成 が 異 な る 結 晶基板 を 用 い る 限
こ の
｡
エ
E pi t
e a m
現在 は
･
少 な い 良好 な も の が 得 や すく
の
B
基 板 材 料 と な る 大 型 で 高品質
､
こ の よ う な 異 種組成 の 基 板材料 を 用 い る
､
す る か の よう に見え た
の
ャ ル
イ ア が 比 較的転位や 歪 み
しか し
｡
多 結晶 の G
こ の
D
or
p
単結 晶 薄 膜 の 成長 用 基 板 と し て 用 い る こ と が 最 も
N
a
お け る 問題 点 は
り
a
の バ ル ク 結 晶 を得 る こ
なⅠⅠト Ⅴ 族窒化物
由 はサ
ic al V
m
ど の 成長法 に 代表 さ れ る 様 々 な 手法 を 用
成長 で は な く ヘ テ ロ
フ ァ
C he
et al o r g a n ic
ー
D の
ダイ オ
ー
ド
( L D)
の
っ
10
て
c m
い
2
-
る
研 究開 発
場合 は 転 位 が 素子 の 寿 命 に 悪
これ に対し
､
N ?k
a m u r a
ら【1 4 】は E
(
LO G
成長技 術 を 駆 使 す る こ と で さ ら に 転位 密度 を 減 ら し
一
-2
､
ザ
1996
年 にG
の ス
トラ イ プ状 の
E 1 5】｡
げ ら れる
て
G
､
K
結晶表面 の 転位密度 は 大 きく 減少す る
【1 6
い
1 8)
1 9 2 2】
や Si C 【
D の
基板 上 で
のG
S i C バ ル ク 結晶 は
【3 0】｡
り
､
他
､
ワ
特に
N
a
成 長す る G
a
N
､
N
デ
バ
イ
H
ー
2 5】
デバ イ
い
パ
と して
2
-
G
N の
a
イ プと 呼 ば れ る 巨大 な 中 空
単結 晶薄膜 に 欠陥 を 伝搬 させ
T
の バ ン
ドギ
ャ ッ
｡
そ
L
3 4
.
1 1
.
e
e
V
V の
で
､
そ
､
シリ
コ
ン の持 つ
約
お よ そ 3 倍 で ある こ と
｡
結 晶構 造 は堅 牢 な
共有結 合 で 構 成 さ れ
､
過酷な環
境 下 で も安 定 な 物 質 で あ る 上
､
これ らの
｡
開発 で は サ フ
p
Th
T
able
ネルギ
エ
､
こ
､
ー
Th
pe
l
r at u r e
p
d
D i e l e c tr i c
､
一
3
-
い
H
-
る
その
｡
イ プ の 抑制
ロ パ
イク
マ
パ
｡
P
r o
u cti vi t y
c o e ffi c i e n t
a n si o n
o f r ef r a c ti o n
x
現状 の 6
､
る【3 0】
い
e n e r gy
e r m al e x
Inde
しか し
｡
問 題 を 解決す る 新 し い
れ ら の 背景 か ら
a r a m ete r
e r m al c o n
e m
イ ア に次い で
高品 質化 が 強く 望 ま れ て
2 2]
､
要件 を
の
.
p
e r ti e s
c o n s t a nt s
G
of
a
H
(
e x a g o n al
)
3 189 A
=
a
[3 5)
N
u r t zit e
W
d g ap
の
る( 1 9
.
4 982 A
=
C
a n
ァ
全て
い
u ct u r e
a tti c e
化学 的安定性
･
貫 通欠陥 がS i C 結晶中 に 多 数存在 し て お
が 短波 長発光素 子 に 応 用 さ れ る
由縁 で あ る
熱的
の
る【2 9】
い
プ は 室温 で 約
B
1 3 1】
曲
成長な どが試 み ら れ
の
N
a
S tr
は 直接 遷 移 型 半 導体 で あ る
基板 上
結晶性 を 劣化 さ せ る 可 能性 が あ る
､
るが
い
の
将来
､
特徴
鉱型 構 造 を 持 つ G
ウル ツ
2 8】
L D の
､
手段 の 技術開発 はS i C 結晶成長 の 必 須 の 課 題 と な っ て
1
基板材 料も 多く検 討 さ れ
の
(3 ) 成長雰囲気 で
､
作製 に 有効)
な ど に も応 用 が 期待 さ れ て
ス
26
A s【
a
へ
｡
研究 が 現在 盛 ん に 行 わ れ て
ス の
2
成長用 基板 を 選択 す る 上 で 考 慮 が 必 要 な 事 項 は( 1) ミ
S i C は 優 れ た 電 気特性 を 有す る こ と か ら
ー
G
､
Si C が 注 目 さ れ て お り
-
Si O
､
貫 通転位 が基 板面 内方向
､
イ ア 以外
ァ
結 晶性 に 深刻 な 問 題 を 抱 え て お り
､
イ クロ
マ
a
共振 器 ミ ラ
満 た す 基板材 科 と し て 特 に 6
Si C
G
､
23
S i[
●
( 2) 熱 膨 張係数 差 が 少 な
､
致 (L
一
.
ら によ る と
u r a m at a
( 4) 努 開面 の
ル 成長 す る た め
時 的 に結 晶 は ラ テ ラ
一
成長技術 と は
E L O G
｡
の 上 に 目 的 の 結 晶 を 成 長 さ せ る 手法 で あ る
そ
､
結晶 の 高品 質化 を 目 指 し て サ フ
チ が 少な
ス マ ッ
ド の 室 温 連続発振 に 成功 し た
ー
ク を基 板 上 に 作 製 し
マ ス
､
N
a
ダイ オ
ー
( ス ピ ネ ル)
4
る｡
い
とで
こ
方
M g A 1 20
ー
ク上 で は
マ ス
一
N レ
a
.
E g( 3 0 0 K )
友 1 3 W
A
a/ a
A
c/ 戸
月
=
刀
=
g
=
.
ヒ
T
.
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3 1 7 ×1 0
.
2 67
.
9
`6
5 59 ×1 0
,
e
.
飯
-
5 3 5
.
e
-1
E
E
V)
( at 3 3 8
V
e
.
2 3 3 ( at l
ー
'1
6 0 ×10
.
ロ
K
c m
.
射d
3 39 eV
1
=
亜
=
V)
-1
E
-1
熱伝 導率 や 電 子 飽 和 ドリ
3 2 3 3】
き い【
る
い
そ
｡
また
｡
プを 1 9
ため
の
.
に お ける
数をT
a
1
N の
a
と も優 れ た 特徴
が 多く
ス
ー
｡
成 長温度 は5 0 0
の
N の 研 究開発 は
G
a
N
ャ ッ
合成
これら の
｡
一
背景 か ら
般的 で あ る
気相 反 応 を
､
G
｡
a
N の 物性 定
い
る( 2 4
2 6 2 8I
､
∼
2 6 2 8】
.
｡
一
､
般 にM
N
a
な どの 減
B E
8 0 0 ℃ で Si や G
a
As な ど の 立 方晶 の 基 板 上 に 成
しか し
｡
立 方晶 の G
N
は六 方晶 と 混在 し て 成 長す る
､
a
相 で 得 る こ と が 難 し い こ と が 問題 と な っ て
一
六 方 晶 の 成長 を 意 図 し て 行 われ る こ と が
一
る
｡
そ
般的 で あ る
｡
立 方晶
単相化 と 高品質化 を 主 な 目標 と し て 現在進 め ら れ て
､
立方晶のG
,
る
い
い
た
の
｡
本研究 の 目 的 と構 成
3
-
で ある ｡
つ
一
ドギ
バ ン
､
t
･
熱力 学 的 に 単
､
現在 の 研 究 開発 で は
､
大
て
窒素 の 平衡蒸気 圧 が 非常 に 高 い こ と か ら【3 4 し 融液法
の
結 晶 多形 に は 六 方 晶 の 他 に 立 方 晶 が 報 告 さ れ て
本研 究 で は
的と し た
G
､
N
a
単 結 晶薄膜 の 質 と 諸特性 の 向 上 に 資 す る た め に
解析 し
､
G
a
へ
のG
N の
N の
a
ヘ
テ
ロ エ
(3)
の 事項 を
する
ャ ル 成長 に つ い て
そ
､
る6
H Si C バ ル
-
へ
の
の
成長メ カ
目
ズム を
ニ
｡
ク 単結 晶 に 含 ま れ る 特有 の 欠陥 を 解析
影 響 を 明 らか に す る
｡
で 基板材 料 と し て 有効 と さ れる ア チ ソ ン 法 で 作 製 され た6 H S i C 基 板 上 に G
-
単結 晶薄膜 を エ ピ タ キ シ
ャ ル 成 長 させ
G
､
a
N の 結 晶性 お よ
び 光 学特性 に
a
N
て 評価
つ い
｡
こ れ ら を 目的と し た研 究 の
構成 は 以 下 の 様 で あ る
一
い
そ の 欠陥 が 及 ぼ す基 板 の 結 晶性
､
( 2)
第
ピタ キ シ
基 板材料 と し て 要求 さ れ る 条件 を 明確 に す る
( 2 ) 基 板材 科 と し て 注 目 さ れ て
し
以下
､
｡
( 1 ) 各種基板 上
の
と 固 落体結 晶 を 形成 す る た め
ル で きる こ
べ
の 応 用も 活発 に 研 究 さ れ て
六 方晶 が 生 成す る 条件 よ り低 圧 低温 下 で 合 成 さ れ や す い た め
､
ケ
a
N
結晶 を 薄膜 と し て 成長 させ る こ と が
N
長 さ れ た 研 究例 が 最も 多 い 【2 4
G
ー
高速 デ バ イ ス な ど へ
､
やI n
つ A IN
トロ
ン
や Z n S e な ど の 代 表 的 な 化 合 物 半導体 に 比
s
作製 は 極 め て 困難 と い う こ と で あ る
圧 成 長装置 が 用 い られ る
め
A
bl e l に 示す ｡
a
G
は
自由 に コ
て 異 種基板 上 に G
い
a
耐 放射線
､
問題点 は 合成温 度付近 で
に よ る バ ル ク 結晶 の
用
高温
､
同 じ結 晶構 造 を 持
､
6 2 eV まで
∼
.
ト 速度もG
フ
章で は
､
成果 を ま と め
､
本 論文 は 5 章 か ら 構 成 さ れ て
い
る
｡
各章
｡
本研 究 の 背 景 と なる こ れ ま で
-
4
-
のG
a
N に 関す る 研 究 の 歴
史 を 簡 潔 に述
べ
た
また
｡
後には
G
､
が 注 目 さ れ る 理 由 を 理 解す る 助 け と し て
N
a
本研 究 の 目 的 と 構成 を 述
､
第二 章で は
M g A 1 20
一
4
Si
､
G
､
A
単結晶 基 板 上 に G
s
敦 する 傾向 を示 し た
こ と を 見出 し
した
を 示 した
成長 モ デ ル を 作製 し
N
a
代 表的な基板 材料 で ある A
て
い
こ れらの モ デル か らは
ヘ
テ
た 面内方位関係 で
エ
ビタ キ シ
決ま
､
れ ら の 結果 か ら
こ
｡
また
､
｡
っ
基板 がG
6 H Si C
-
､
Ⅹ線 に よ る
キ
ロ ッ
グカ
ン
ブ お よ び プレ セ
ー
シ
ッ
､
ヤ ル に 成長す る 原 因 も明 らか に
ン 写真 の
ョ
評価 し
､
通欠 陥 の 周 辺 部 に 存在 す る 歪 み
の歪
み 発生
のメ カ
と の 相関性 な ど に
第四 章で は
した
｡
こ こ で はG
セ
シ
ョ
一
つ
である こと
a
顕微 ラ
､
成 長層 (
N
て 6 H Si C
っ
-
最 後 の 第五 章 で は
開発 の 目 標 と 期待 を述
ビ
エ
ヤ
)
ー
ム
顕微 ラ マ
､
イク
マ
ロ パ
ン 分 光測定
､
光
イ プとよ ばれる貫
欠陥 とS i C 単結 晶 の 結 晶性
､
a
ロ ッ
､
トル ミネ
した
今後 の G
､
成長 さ せ た 結果 に つ
N
-
の 影響 を 解析
へ
まとめとした
､
ズ
ニ
β 2 β
フ ォ
本研 究 の 成果 を 総括 し
､
べ
マ ン 分光測定 ､
レイ
特有 の
基板 上 に G
単結 晶薄膜 の 評価 を Ⅹ 線 に よる
N
a
Si C
測定
､
｡
装置によ
M OC V D
､
そ
､
報告 した
て
つ い
ン 写真 の 測 定
板 の 及 ぼ すG
a
キ
ン
セ ンス
ッ
グカ
ー
い
て
報告
ブおよ び プレ
測定 な ど で 行 い
､
基
｡
N
お よ び 基 板 結晶材料
の研究
｡
章 の 参 考文献
【1】
H
【2】
H
【3】
K
M
a n a s e v it
M
a n a s e v it ,
.
.
E
J
.
6】 S
【
T
H
.
.
C
.
E
.
【5】 S
【7】
SiC
､
-
て
【4]
3
6 H S i C を は じめ と す る 六 方晶S i C バ ル ク 単結晶基板 を 偏光顕微 鏡観 察
､
い
一
0
界面 で 発 生 す る 転位 に 規則性 が あ る
ロ
弾性測定 な ど の 光学 的 手法 を 主 に 用
第
2
そ れ ら が 成長実験 の 結果 と
､
成長 の 最 も 有効 な基 板材料 の
N
a
1
｡
第三 章で は
ッ
本章 の 最
｡
｡
結 晶 学 的理 論 に 基 づ
､
a
た
べ
そ の 特徴 を 紹介 した
､
.
D
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6 8 ( 1 9 9 5) 2 9 5 8
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･
1783
2 4 2 (1 9 9 2) 4 3 3
,
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( 1 9 7 3)
1 20
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【3 5】 S S t r it e
.
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G
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【2 6】
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15
,
7 4 ( 1 9 9 3) 1 8 1 8
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Cry
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7
･
( 1 9 7 7) 3 3 0
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T h j n S olj d F jl
-
( 1 9 6 9) 3 2
S olj d s 3 8
Ph y
.
.
,
･
･
6 6 ( 1 9 8 4) 1
･
2 3 1 ( 1 9 9 3) 1 9 7
･
-
b
u t u rL
,
64
,
第二 章
2
G
解析 と 各種 基 板 材 料 の 有 用 性
の
評価
の
緒言
1
-
成 長 機構
N
a
G
テ
ヘ
N の
a
ピタ キ シ
ロ エ
ャ ル
成長で は
カ ン デ ラ級 の
､
短 い 期 間 で 達成 さ れ た 経緯 が あ る
る ま で 数年 の
高輝度短波 長L
最近 にな
｡
っ
て発光の メ カ
ニ
転位 が 引き起 こ す物 理 現 象 な ど基 礎 的 か つ 学術 的 な 研 究 が 行 わ れ る よ う に な
た
G
､
N
a
結晶の
ピタ キ シ
ロ エ
テ
ヘ
に 行 わ れ る 傾 向 に ある
い
｡
ヘ
テ
界面で
ロ
方
一
ャ ル 成長 の
成長界面 の 解析 で は K
晶成長 モ デ ル を 構築 し
に 検討 し
ⅠⅠⅠ族
､
マ ッ
の AI N
成長 モ デ
成長方位
､
Ⅴ族イ
ビ
レイヤ
ル によ
4
る1 1 ｡
い
オ
と 考え られ る
て 行 われ て
【6】され て い
るが
い
る
可 能 で あり
よ
｡
また
｡
この
､
っ
ン
レ
ュ
､
て
､
シ
ー
この
結論 は M
この
に
リ
ー
方法 は 現在
位 の 発生 に
ン
な ど も徐 々
エ
､
ピタ キ シ
ャ ル
成長技術
ズム に
つ い
V
-
族窒化 物 の 結
報告 し て
て
as u
っ
成長 モ デ ル
る｡
い
Ⅴ
､
族原
ロ
界面の
て 緩和 さ れ る こ とを サ フ
ァ
イ ア上
らの
｡
この
T E M
報告 で は
観察に よ
っ
､
の
ヘ
い こ
とが
て 発生
する
て正し
っ
媛衝 層 を 基板 の 直 上 に 堆
【5 】と
ル
し
な 関係 で 析 出 す る こ と も報告
示 す 結果 は 緩衝層 を 用 い た 場合 に も そ の ま ま応 用 が
の
ピタ キ シ
ャ ル
成 長 を 解釈 す る 最 も 有効 な 手段 の
一
｡
G
つ い
ョ
テ
ある
媛衝層も基板 に 対 し エ ビ タ キ シ ヤ
理 論 を 踏襲 し
､
シ
般的 な 成長技術 ( 低温堆積 緩衝層技術)
一
の
Si
ー
ま
グ の 法則 や 混成軌道 の 状態 を 基
-
本 研 究 で は こ の 成長 モ デ ル
､
ン
ニ
同 じⅠⅠⅠ Ⅴ 族窒 化 物
､
ロ エ
4
レ
てきた｡
｡
のメカ
ン す る 方法 で
ョ
テ
M g A120
ュ
実際 の 成 長 で は 成 長初 期 の 核 生 成密度 の 低 下 に よ
ⅠⅠトⅤ 族 窒化物 の
と 考 え られ る
シミ
っ
歪みや
､
が 最も安定 に 位置 で き る サ イ トを 選択 し な が らⅠⅠⅠ族
ヘ
､
ー
ら【3】が 結 晶化学 の 見 地 に 基 づ きIII
u n
お よ び 転 位発 生
､
て 示 した ｡
っ
積 さ せ て か ら 成長す る
つ
S
､
多結 晶化 を 抑 え る た め
の
ー
タ
ズム
現象 を 解 析 し た 報 告例 は 極 め て 少 な
チ に よ る 歪 み が 周期 的 な刃 状 転 位 の 発生 に よ
立 証 され て
エ
ら【2)
u n g
子 層 を 基板 上 に 積 み上 げ シ ミ
ミス
の
基 板表面 か ら の 静電的影響 を ポ
､
､
ー
ュ
成長機構 を 解析 し 新 た な 知見 を 得 る こ と は
の
成長 モ デ ル は
ピ
理 論的 に 成長界 面 で
､
の 研 究開発 に 対 し有 益 な 情報 を 提供 で き る
この
ン
コ
1
開 発【】に 至
E D の
a
A
s
単結 晶 基 板 上 の 六 方晶 の G
て 比 較検討 す る こ と で
ど の よ う な基 板 が 有効 か な ど に
つ
い
､
a
N
､
代表的 な基 板材料 で あ る A 1 2 0
成長 モ デ ル を 構 築 し
､
3
､
Si C
成 長 方位関係 と 転
基板材料 と し て ど の よ う な 特徴 が 要 求 さ れ る か
て 議論 を 展 開 す る ｡
ー
8
-
､
進 ん で 上 記 基 板 上 に 六 方 晶G
a
N
､
を
荻長 さ せ た 試料 に つ
るプレセ
シ
ッ
力顕微鏡 ( A
2
2
､
基板と
エ
ビ
て調
べ
､
ンカメ ラによ
ョ
)
FM
によ
っ
て 測定 し
っ
-
2
1
-
G
定数はa 3
Å
1 89
=
.
ル ツ ア
Åで ある
5 185
戸
､
.
占 め た構 造 と な る ( F i g
(サフ
3
格 子定数 はa
(0 0
(0 0
2 2 1)
-
.
4 7 58
=
.
1) G
･
N
a
1 ) 面)
･
Å
戸1
､
｡
原子間
､
｡
サ
1 / 2 に 相当す る 1
､
のG
結晶 は
N
a
2 99 1
.
･
に属 し
1 86)
つ
をG
般 に( 0 0
1) 面 を 持
･
格子
､
その
､
お よ び N 原子 が 均等 に
a
っ
ラ ン ダ ム 型 構造 で 空 間 群 は 丘5
コ
Åであ る
そ
､
面 (( 0 1
い R
o
1) 面 に 六 方 最密充填 し
･
個づ
一
(N
皿 C
の
Al
､
型構造 は
ラ ン ダム
コ
○
･
た 六 角板状あ
や A 面 (( 1
1
もG
0 ) 面)
･
一
N
o
･
1 6 7)
ig 2 2
-
､
2)
-
･
3 回 軸 を持
､
般的である
a
(N
最 密充填 した0 原 子 に
､
面 内 に6 回 軸 が 存在 す る た め
2) 面)
皿
原子 が 占 め た 構 造 で あ る ( F
イ ア を基 板 面 と し て 利用す る こ と が 最 も
と し て 取り 出 しや す
報告 が あ る【
お よ び N 原 子 は( 0 0
a
酸 素 人 面体 席 の 2 / 3 を
フ ァ
は 空間群 P 6 3
N
a
タ
ー
｡
を 成長 さ せ る 場合 は
の
G
o
G
つ
は 三 方晶系 の
イ ア)
ァ
て形成され る
っ
した
の 相関 性 を評 価
と
ル
六 方晶
-
は六 角 柱状 の 晶相 を 示す
A 120
ょ
デ
イ ト型 構 造 を 持
単 位格 子 に 存在す る 2 個 の 原 子 の 内
い
方位関係 を 単結 晶 Ⅹ 線 回 折 に 用 い ら れ
の
ー
お よ び 各種基板結 晶 の 基礎 デ
N
a
六 方 晶系 の ウ
る
ヤ
表面微構 造 は 走査 型 電 子 顕 微鏡 ( S E M )
モ
､
レイ
基礎 事項
2
-
ては
い
また
｡
面(
C
つ
｡
努開 面
､
成長用基板 に 使 用 さ れ た
7 1 3】
si C の
si C
"
｡
場合
G
､
a
･
前に付 ぐ 6
の
と し た六 方晶 で あ る
N の
"
H
こ
の よ う な 記号 を 用 い て
様に
､
､
そ
の 格子
ら れ る 背景 に は
さく
ラ
ー
､
1 )6 H S i C
-
･
は 結晶 多形 を 表す記号 で
と を示 し て
い
る
(Fig
表記 す る こ と が 多 い が
さ ら にG
=
.
C
､
=
N
と空 間 群 が 同 じ で あ る
作製 に 有効 で あ る こ と が 大き い
【1 7】
｡
｡
6 H S iC はG
-
･
Åである
-
a
N
｡
a
N
れら
9
1 4 1 7】
られ る【
-
の
こ の
0
の
S i C がG
との ミ
a
N の
利 点 か ら 現在
､
N
(N
o
･
､
フ ァ
L D の
【1 4I
こ
と同
･
1 86
成長 用 基板 に 用
致し
サ
a
チ が 約3 5 %
ス マ ッ
一
m C
"
格子 定数
構 造 はG
｡
と 同 じ空 間群 P 6 3
と か ら 努開性 が 完全 に
こ
い
詳細 は 第 三 章 で 説 明す る
､
1 5 08
こ
般 に用
一
結晶 多形 の 種 類 が 多 い 結 晶 で は
-
熟 や 腐食 に 強 い 結 晶 の 中 で も最 もG
､
a
定数 は a 3 0 7 3 Å
が
最密充填 し た6 原 子層 を 劇
､
2 2 3)
-
.
C 原 子 がS i 原子 四 面体席 の 1 / 2 を 占 め る 0
に属し
)
成長 用 基 板 に は(0 0
い
と小
共 振器 ミ
イ ア に 次 ぐ新 し
基板材料 と し て 最も期待 さ れ て
い
M g A 120
( ス ピ ネ ル) お よ びS i
4
者 と も空間群 は F 虚 皿 ( N
造
ン
､
後者 は a
o
.
ド構 造 に 良く似 た ジ
ブレ
ンク
｡
G
､
a
ド
ン
=
造 の 単位格 子 に 存在 す る 8 個 の 原 子 の 内
上
､
る
て はG
a
研 究さ れ る よう に な
っ
基 板 面方位 の 選択 に よ
されて 以来
､
っ
広く 半導体分 野 に 用 い ら れ て お り
G
a
A
フ ァ
イ ア に比
と の 努聞方 向 を
N
た【1 8
を 基 板面 と す る こ とが 多く
G
a
N
お よ び6
性の 違い とは
､
H Si C
｡
､
A
a
の
s
G
､
そ
｡
の
G
a
た め田0
2 0】
一
と
N
a
-
の ミス マ ッ
集積 化 に メ リ
っ
た上
G
､
トが あ る1
ッ
a
同 じ六 方晶 に 属す る 6
H
｡
極性軸 は 【1 1 1】方向 で あ る
､
どの 特性 に 違 い が 見 られ る
性 を選択 す る 必 要 が あ る
各結晶 の 基礎 デ
ー
Si C
-
｡
｡
･
N
a
4
もG
違 い と いう
の
ため
､
2 1 2 3】
｡
また
い
る
る( 1
1 1)
こ
面
･
｡
1) 面 を G
なお
､
a
､
a
N の
結晶構
a4
N の
それは
G
｡
G
極
｡
原 子 と する と( 0 0
･
【0 0 1】を 極 性軸 と い
つ
｡
立方晶のG
a
A
s
の
特 に 表面 の 化学 的活性 度 や 塗 れ 性 な
基板材料 と し て 使用す る 場 合 は 目 的 に 応 じ て 面極
｡
タ を T a b l e 2 2 1 に ま と める ｡
-
､
い
｡
と 全く 同様 の 方 位 に 極性 を 持
N
a
､
チが小さ
N に似 て い
a
の 頂 点方向 を【0 0 1】と す る と
極 性 の 異 なる 面 には
そ
2 1 6)
と 組成 が 似 て
N
結晶 は 対称 性 が( 0 0 1 ) G
こ れ を面極性 の
-
.
.
結晶性 が 非常 に 良 い 結晶 と し て
､
i ) は N 原 子 と な る ( F i g 2 2 6)
o
モ
敦 させ る こ と が 可 能 な こ と が 見出
S i は 安価 で
｡
G
圃 を 構成す る 原 子 の 種類 は ( 0 0
1
･
は ダイ ヤ
s
結晶構造 に は 面方位 に よ っ て 極性 の 違 い が 存在す る
四 面体構 造 はG
N の
A
a
空 間 群 F 4 ラ皿 ( N
､
あ る 面 の 最 表面 を 構成す る 原 子 の 種類 の 違 い を 指 し て 言う
造 を 例 に 説明す る
【0 0 i 】と なる
G
-
｡
個 づ つ をG a お よ びA s 原 子が均
べ
次 い で( 0 0 1) 面上 が 用 い ら れ た
､
また
-
1 / 2 に 相当す る 4
これ らの
｡
2 2 4)
-
.
こ の ジ ン ク ブ レ ン ド型構造 は ダイ ヤ モ ン ド構
Si デ バ イ ス と の
､
2 4 2 6】
｡
(F ig
は 赤 色 発 光半導体素 子 の 基板材料 と し て 実績 が あ
s
と が 研 究 さ れ た理 由 で あ る【
う
.
ピネ ル は サ
ス
｡
とS i は 両
ル
=
｡
､
ピネ
ス
前者 は 格 子 定 数 が a 8 0 8 6 Å の ス ピ ネ ル 型構
､
-
.
い
て 立 方晶系 で あ る ｡
べ
( 閃 亜 鉛) 型構 造 を 有 し
-
.
はす
s
ド構造 で あ る
ン
格子定数 a 5 6 5 3 3 Å で あ る ( F i g 2 2 5)
等 に 占め て 構 成 さ れ て
A
であるが
2 2 7)
.
Å の ダイ ヤ モ
5 4307
=
る
い
-
-
10
-
●
aJ
F ig 2 2 1 C
r
y s t al
F ig 2 2 2 C
r
y s t al･ S t r u C t d
-
-
.
･
.
-
str u ct u re
ー
11
一
re
of
G
of
A 1 20
a
N
.
3
.
‥
N
＼
､
∴
∵
い
●
〔
〕
〔
C
:
〕
/
一
■
l
､
ト
a2
＼
aJ
F ig 2 2 3 C
-
-
.
r
y s t al
Fi g 2 2 4 C r y s t al
-
st r u c t u r e
-
.
-
of
str u ct u r e
12
-
of
6 H SiC
-
M g A12 0
.
4
.
▲
ハ
し
T
○
■
→
■
b
F ig 2 2 5 C
-
-
.
r
F i g 2 2 6 P ol
-
.
-
str u ct u r e
y s t al
a r it y
･
ー
of
Ⅰ3
(0 0
-
･
of
1)G
G
a
a
N
A
･
s
･
:
G
a
:
A
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T
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2 2 1 C
-
A l 丈お
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C
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C ry
S p a c ￠ g rO
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m et e 柑
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H
1 6 7)
鱒 γr 伊h
鮮
4 758
.
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Å
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G
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.
Å
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2 2 7)
凡β椚
Å
α
=
G
m o nd
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C
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A
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0 0 0 8750
,
,
.
加
帆
0 0 0
.
,
,
0 3333 0 6667 0 0417
.
0 3333 0 6667 0 1667
.
袖
丸
0 0 0
,
.
,
3
5/8 5/8 5 侶
,
,
奄
m
0 8 6 2 0 8 6 2 0 8(i2
.
,
.
,
.
帆
,
A
a
b
J
0 0 0
,
G
袖
む
初
肌
0 0 0
,
s
,
1
1/ 4 1/4 1/4
,
,
2
2
-
G
ポ
2
-
ー
リ
ン
グ の 法則12 71
N は 共有結合性 が 強 い 構 造 で
a
ある が
成長初期 で は イ オ
､
ン 結晶 と 同 様 に G
子 は 常 に 基板 か ら の 静 電 的 影響 を 受 け な が ら 最も安定 なサイ ト に 析 出 し て
る｡
そ の ため
は
ポ
ポ
､
ー
リ
ー
ン
)
1
G
､
N
a
(P a
第 1 則 : 各 陽イ オ ン の ま わ り に
2 7】
r ul e
数 は 陽イ オ ン と 陰 イ オ ン の 半径 比 に よ
っ
第 2 則 : あ る 多 面体 が 安定 に そ の 構造 を 保 つ 場合
ンと の
い
る
静 電 結合力 の 総和 が
そ
､
の
っ
｡
｡
陰 イ オ ン が 配 位 し て 多面 体 を 作 る
､
陰 イ オ ン 間 の 距離 は そ れ ら の 半 径 の 和 に よ
陽イ オ
く と 考えら れ
) を 指導 原理 と す る こ とが 妥 当 と 考え られ る【
｡1i n g
グ の 法則 は 第 1 則 か ら 5 則 ま で で 構 成 さ れ て
ー
原
N
､
成長 の 初期 界面 に お け る 構 造 を モ デ ル 化 し構 造 原 理 を 議論 す る た め に
グ の 法則
ン
い
a
て 決 定さ れ
｡
そ の 場合 の 陽イ オ
､
ま た 陽イ オ
ンの
ン
配位
て 決ま る ｡
､
1
の 周り に 隣接す る
個 の 陰イ オ
ン
とそ
電荷
の
絶対値 に 等 し い か
陰イ オ
ンの
､
ほ
ぼ等 しく な る ｡
第3 則 : 2
の
つ
従
っ
多面 体中 に あ る 陽 イ オ
て 短く なる と
減少 す る
､
間 の 距離 は 多 面体 が 頂 点
ン
､
か
つ の 結 晶構 造中 で
なくな る傾 向 に あ る
つ
大き な電 荷 を 持 つ 陽 イ オ
は
､
ンの
一
､
般的に ポ
ー
リ
ン
と 定義 さ れ て
構造 の 安定度 が
い
周囲 に 形 成 さ れ る 配 位多
｡
本 質 的 に 違 っ た 種類 の 構 成 要 素 と な る 原 子 の 数 は 少
｡
グの 静電 荷則 と言 わ れ て
荷(勿と 陽 イ オ ン に 配位 し て
s 〒z
､
連 結 す る 傾向 を 持 つ
て
っ
原 子 が 安定 に 析 出 す る サ イ トを 決定 す る た め に はと り わ け ポ
り
面 と 共有す る に
､
陽イ オ ン 間 の 斥力 に よ る 相 互 作用 は 増 大 し
面体 は イ オ ン 間 距 離 の 大 き い 頂 点共有 の み に よ
一
稜
｡
第 4 則 : 小 さ な配 位 数 を 持 ち
第5 則: ある
､
る 陰イ オ
ンの
い
る｡
ー
リ
ン
グ の 第 2 則 が 重要 で あ
静 電 結 合力 の 強 さ( s) は 陽イ オ
数( n) を 用 い て 表 し
ンの
電
､
力】
い
る
｡
こ こ で
陽イ オ ン の 数 と す る と
､
､
; を 陰イ オ
ンの
価数 の 絶 対値
第 2 別 の 記述 は
-
15
-
､
逐
一
つ の
陰イ オ ン に 隣接す る
;
∑∫王
=
と 表現 さ れ る
ある
2
陽イ オ ン の 周 辺 に 隣接す る 陰 イ オ ン
｡
-
2
原子 間距 離 ミ
3
-
る こ とは
ビ
エ
レイ
ヤ
と
ー
般的であ るが
一
に す る【】｡
2
こ の
原子配列にお
い
ス マ
の
チ と 拡 張 原 子 間 距離 ミ
ッ
生 じる
こ
(A
チ
マ ッ
D M : A to
場合 の 原 子 間 距離 と は
て
加えた
x
At
te n d e d
E A D M の
｡
し
､
Di st
ic
丁d
-
一
Jd
l
'
マ ッ
チ を用
い
Di sta
マ ッ
こ
M is
a nce
チ が 大き
と は多 い
｡
M is
nce
m a tc
ヤ ル に 基 板 界面内 で 結 合
の 距 離 を 言う ｡
い
と 名称 を 改 め る
h)
場合 で も
そ
こ で
､
､
また
エ
､
して
ピタ キ シ
) を 更 に導入 し
､
と
ある
ャ ル
成
刃 状転位 が 規則 的 に 界 面 で
拡 張 原 子 間距 離 ミ ス
m a t ch
る
い
こ
マ ッ
整合性 の 評価 指標 の
一
チ
(
つ
に
I
､
-
それぞれ
また
､
､
エ
ビ
レイヤ
ー
と基 板 の あ る 面 内方位 に
J お よ び∫は 任意 の 整数値 で あ る
致す る 原 子 配 列
一
｡
評価 方法
3
タ
格子 ミ ス
､
､
〟
d お よ びd は
本研 究 で は
ー
2 4】
=
原 子 間距 離 で あり
カメ ラ
o m
式は
E A D M
であ る｡
ic
ビタ キ シ
エ
､
m
そ れ を構 成す る 同 種 の 原 子 間
､
と で そ の 歪 み が 緩和 さ れ る
E A D M : E
メ
て 計算 が 可 能 で
チ【
ス マ ッ
結晶学 的 な 整 合性 を 評価 す る た め
長 に お い て 基 板 と の 原 子 間距離 ミ ス
-
い
結晶構造 と そ の 原子 配列 を 重 視す る 意 味 で 本 研 究 で は S u n ら の
､
提 唱 す る 原 子 間 距離 ミ ス
2
じ式を 用
｡
基板と
の
の 場合 も同
(M
ー
､
o
K
α
､
G
､
Z
P h ili p s)
r
a
N
薄膜 と 基板 と の 結晶方位 関係 を 単結晶 Ⅹ 線 回 折用 プ レ セ
フィ ルタ
を用
い
後者 は 基 板 面 に 対 し β
ー
､
理 学)
て 解析 した ｡
-
2 β 測定 を 行
お よ び 五 結 晶 Ⅹ 線 回 折装 置
(C
u
K
α
､
ッ
シ
ョ
Si モ ノ ク
ン
ロ
前者 の 回 折装置 で は 基板 面内 の 逆格子綱面 を 撮 影
た
っ
ー
また
｡
16
-
､
表 面 微構 造 の 評価 は 走 査 型 電 子 顕 微
鏡 ( H i t a c h i)
2
3
-
プ
で行
レセ
｡
Ⅹ線プ レセ
1
-
た
っ
シ
ッ
シ
ッ
ョ
ン カ メ ラ で は 任意 の
ョ
と 薄膜 の 逆 格 子 点 が 同 時 に 写 る
と
つ
ある
で
プ レセ
｡
は 反射球 で あ る
ッ
プ
｡
シ
60
m
m
の
きる
で
レセ ッ シ
こ
の で
角度 〝
､
と で ある
も の を使用 し た の で
､
逆 格 子 綱面 を
-
-
.
特徴 は
1 に示 す｡
きる
｡
また
､
基板
の に 有効 な 手段 の ひ
図中 の S は 試料位置
､
斤
撮影 す べ き逆格 子 綱面 がS O に 垂 直 と
､
歳差 運 動 を さ せ る こ と で 逆格 子 点 の 間 隔 が 歪 ま な い
の
また
｡
フ イ ル ム に 撮影 で
概 略図 を F i g 2 3
ンカメ ラの
ョ
概説
基 板 と 薄 膜 と の 方位関係 を 知 る
､
ン カメ ラ の
ョ
な る よ う に 試料方位 を 定 め
写 真を撮 影
ン カ メ ラ法の
､
カ メ ラ半径
面間 隔 瑛Å) は
(S
O
,
､
試料 と フ
イ ル ム の
距 離)
を
､
60入
d
-
=
ダ
で
求 め る こ とが で き る
隔
の
逆数)
､
ノ
は Ⅹ線
｡
こ こで
の
波長 で あ る
､
F( m
m
)は
フイ ル ム
｡
一
17
-
か ら 実測 し た 逆格 子 点間 の 距 離
( 面間
Ⅹ
-
r a
y
→
F ig 2 3 1
-
.
-
S ch
e m a ti c
C a m e r a
h o ld
Th
.
"
e r
fi g
H
e
s
e r c a n
b
p e ci
a re
e
t ak
ー
c o u
o ti o n
m
"
.
-
-
S
p le d
ra
"
y
p
to
m e th o
io
n
fil
m
re C e S S
th
a nd
R e fl e c ti o
b y th i s
e n
18
X
m e n
'
Si m ul t a n e o u s
lay
of
u re
e
e n s ure
n s
d
.
of
a
o n e
2
4
-
2
G
4
-
2
1
-
4
-
乃 逆格 子 網 面 は
(0 0
･
1)G
1) A 1 20
Ti g 2 4 2( c) は
-
･
レセ
プ
-
､
.
お よ び( 0 0
3
シ
ッ
1) G
･
･
た
い
1 0 0】G
よ り【1 0 0] G
の
原子 間
N のN
a
原子
N のN
a
N / /( 1 i o ) A 1 2 0
a
d
-
d
-
原 子配 列
｡
さが ほ ぼ
また
一
-
-
ビタ キシ
エ
を用
の
以外 に
12 0 3
軸 は互
■
N の
a
a
ス マ ッ
チ
い
-
4
ヤ ル
-
2( a)
0
に3 0
い
( b) に 示 す
､
な 関係 に 従
て 原 子 配列 の
開
の0
原 子 間 の 距離
D M)
を 求 める と
3
(A
｡
また
て F ig 2 4
-
っ
る
い
(d
そこで
｡
ヒ
-
.
関係 を 調 べ る と
配列 と 平行 に 配 し て
) お よ び【1 i o】A 1 2 0
吾
a A 12｡
､
､
)
,
､
(l A1 0
2
3
16 09 %
.
d Al O
2
3
I
t
5
･
｡
6
-
脚
与
･
6
長さに対し
･
､
与
G
a
｡ Al ｡
2
a
N
(E
チ
マ ッ
=
5)
与
と
a A1 2｡
を 求め る と
A D M)
3
の6
倍 (L
k
6)
の
長
､
｡ Al ｡
2
3
=
t
｡
倍 (j
の5
-
拡 張 原 子間距離 ミ ス
､
f d
-
この
原子
1 2 0 3 の0
.
f d
｡
とG
3
写真 に は A
｡
こ
-
な 方位関係 を 知 る こ と が
ヤ ル
.
2( c)
-
.
F i g 2 4 3 に示 すよ う に a
､
-
となる
ある
概略 図 を F i g 2
a ｡ aN
=
け
致し
fd
=
120
4 1 に 示 す｡
-
.
ノ
｢ ｢
となる
の
F ig 2 4
｡
原 子 間距離 ミ
の
丁
G 劇
-
d
基 板上 に はA
3
ので
ビタ キシ
エ
写真 を F i g 2
ン
ョ
け
.
d
(d
3
との
N
a
ン 写真 よ り判 明 し た
ョ
配 列 は【1 i o 】A
の 距離
レセ ッ シ
｡
N の
a
,
を 捕 ら え たも
ー
1) A 1 2 0
( b) を 重 ね て 表記 し た も の で あ る
1 0 0 】G
ヤ
基板 とG
､
が 成長 し て
N
a
た試 料 の プ
レイ
1)A 1 20 3 の 0
･
2 3】
方位 関 係【
の
3
っ
､
た 関係 で(0 0
､
(0 0
成長
N
a
1) A 12 0
成 長を行
N
a
･
方位関係 を 調 べ る と ( 0 0
でき る ｡
Z( a)
面 にG
､
と(0 0
N
a
逆格 子点 も 同 時 に 見 ら れ
;aN の
′､
G
3
基板上 の G
1) A 1 20 3
･
1
-
1) A 1 2 0
･
･
(0 0
1
-
(0 0
成長 モ デ ル
N
a
一
3 26 %
.
3
N に 刃 状 転位 が
ー
一
19
つ
-
入る
こ
とに よ
っ
てミス
マ ッ
チ に よ る歪 み
を 緩和 す る と 考え ら れ る
次に
は( 0 1
･
､
A D M
お よ びE
面内 方位 関係 か ら基 板 と
2) 面 で あ る た め
示す よ う に G
｡
a
､
(0 0
N の努開面で
･
エ
1) 面 に はa
あ る( 1 i
･
A D M
ビ
レイ
をT
ヤ
a
ー
ble 2 4 1 に
-
の
-
努開に
まとめ る
つ い
て述
軸方 向 に 努開線 が 存在 す る
0
0) 面 と は 3 0
ー
20
-
の
べ
る｡
A120
しか し
｡
開きが あ る た め
｡
一
3
の
努開面
Fig 2 4 4 に
-
､
致 しな い
.
｡
-
α2
Fi g 2 4 I P
-
･
T
r e c e s si o n
ph
h
o t o g r ap
ー
21
-
o
f ( 0 0 1) G
●
a
*
A 上0
3
N //( 0 0 1 ) A 1 2 0
.
3
･
N
( a)
( b)
句
( c)
F ig 2 4 2
-
･
-
E p it a x y
P
of
r o
c
ti o
1 K; a N
,
an
e
je
p il a y e
d
r
n
(0 0 1) G a N
(0 0 1) A l 2 0 3
( a):( 0 0 1 ) A 1 2 0 3
(b):( 0 0
･
o n
d th
･
.
･
,
( c): e p it a x i al
a n
on
re
l a ti o n s h i p b e t w
s ub st r ate
e
-
22
-
.
ee n
th
e
･
【1
】G
0
一
a
N
弓
Fi v
F ig 2 4 3
-
.
･
e ti m e s
N
C r y s t al l Q g r a P hi c
O f F i g 2 4 2( c )
-
.
-
N d i st a
n c e of
G
m od el of a c r o s s
-
.
'
-
2 3.
-
a
N
s ec
ti
on
al p l
an e
T
a bl e
2 4 1 E A D M
-
-
D i r e c ti
Fil m s o n s u b s t r a t e s
(0
0
･
1) G a N / /( 0 0
･
1) A 1 2 0 3
Fi g 2 4 4
-
.
a n
-
( 1 0 0) G
a
N //
R e l a ti o
o n
d A D M fo
･
A t o mi c d i s t
s
田0 ) A 1 2 0 3
n s hi p
( 0 0 1) G a N
･
( 0 0 1) G a N / /( 0 0 1) A1 2 0
r
dl
=
a n
3 1 89 d
.
,
of cl e a v a g e
a n
d
-
･
,
1
(A )
I
I
2 747
5
4
ce
=
.
pl a
( 0 0 1) A 1 2 0
･
24
-
nes
3
.
b et
'
A D M
w e e n
( %)
16 09
.
3
.
E A D M ( %)
-
3 26
･
2
4
-
1
-
A120
-
2
(0 0
･
は0 原 子 の 最密充填 層 に A
3
面 は 0 原 子 で 終端 さ れ て
G
a
)
3 +
3
が 静電 ポ テ
ン
イ オ
ツ ア
ン
ンシ ャ ル
｡
が 合 計で 6 個配 位 さ れ る
3 /6 の
従
て
っ
僅か ら
､
の
た めG
､
ン が 析出す る
イオ
二
者 が 考え ら れ る
第 1 段 階 で 析 出 し たG
､
このG
､
a
原子 は
また
｡
a
こ こでG
､
第 3 段 階 で 析 出す る G
+
3/ 4
､
3 / 6 ×3
2 7 5 となる｡
=
､
また
.
3
後者 の N
､
3 に等 し
い
3 / 4 ×3
､
これら の
｡
+
3/ 4
結 果か ら
安定 に 配 位 す る と 結論 した
を成 し
ン
､
G
a
=
原子 の 周 辺 にG
｡
a
O
､
3 と なる
こ の億は
｡
成 長 の 第 2 段 階 で はG
イオ
っ
た( 0 0
･
1) G
a
N
a
ン
四 面体 が 形成 さ れる
.
が形 成する
( Fi g
G
a
2 4 5 ( d))
-
.
､
-
-
25
｡
-
N
とサ
イア
N の ウル
a
原 子が析
a
周辺 にN 原
､
こ れらの
｡
グの 第2 別 に従
っ
a
て
､
原子 に与え ら れ る静電
こ こでN
の
-
る 原子 1 個 辺 り に
べ
き静電結合力 の
3
イ オ
が 最も
ン
原子層 は 最密充填
続く 第 3 段 階 以 降 はG
フ ァ
4 5( b)
が 1 個 配 位す る 場合 は
N
､
ン
-
は N お よ び0 原 子
原子 上 に 1 個 の N
3N
G
つ
原子 は
原 子 が 本来持 つ
の 構造 図 を F i g 2 ヰ 5 ( c) に 示す ｡
｡
リ
ー
●
そ
が 交 互 に 最密充填 を 形成 し なが ら 析 出 し
を持
N
､
a
G
､
結合力 を 与 え る
の
第 1 段 階 で 析 出 し たG a 原子周 辺 に は 4 個 の 原 子 が 配位 す る た め
結合力 の 総和 は
い
( F i g 二2
原子上 に3 個の
a
の周りに
原子
の表
電荷 を 持 つ
の
前者 の場合
｡
周 辺 に 配位 し て
､
個 の N 原 子 あ た り に3 / 4
1
が
第 2 段 階 の N 原子 に 与 え られ る 静電結合力 の 稔和 を ポ
計算 す る と
･
成長 は 最初 に 正
N
a
(0 0 1 ) A 1 2 0 3
､
続く 第 3 段 階 で N 原子 の 直上 に 1 個 づ
､
静電結合力 を 与 え る こ と に なる
子 が 4 配位 す る こ と に なる た め
3
N
場合 の
の
こ の 場合
｡
そ
｡
ため
つ
が 最も 小 さ く な る 0 原 子 三 角形 上 に 析 出 す る
イ ト型 構造 を 継承す る ため に は
い
2
成長 モ デ ル【1
N
a
ると考えられ る
い
が配位する場合と 1 個
出 しな け れ ば な ら な
のG
原 子 が 入 り込 ん だ 構造 を 持
l
次 の 第 2 段 階 で は負 の 電荷 を 持 つ
｡
N
イオ
基板上
1) A 1 2 0 3
a
3
+
N
､
軸 が 互 い に3 0
0
3
イオ
の
関係
α1
(b)
( a)
α1
( d)
( c)
F ig 2 4 5
-
.
-
(0 0 1) G a N o n (0 0
1) A 1 2 0 3 ( a) A 1 2 0 3 S u b s t r a t e s u rf a c e (b) 1 s t s t e p
G a 3 + i o n s d e p o s i t a m o n g O 2 (c) 2 n d s t e p N 3E p it a x i al
g
th
r o w
m
o
d el
f
･
o
.
.
●
,
.
.
C O m
bi n
to g
e
r o w
w
ith G
+
a3
.
(d) 3 r d
.
-
26
一
s te
p
,
(0 0 1 y ; a N
･
,
s t a r ts
2
4 - 2
-
2 - 4
:1
1
:0
1
･
･
1
0) G
a
2) A l
2
よ び【1 i o
び
エ
R
､
3
但a
0 0 1 】G
a
めて
敦し
(0
｡
1
･
ヤ ル
2) A 1 2 0
･
) をF i g
ー
N のN
､
A D M の
そのE
-
.
､
.
原子 間距 離 の 9
成 長 を 行 う と(
4
【0 0 1 】G
.
-
3
｡
3
2
0
N の
こ
｡
基板
致す る
一
方位 に よ
3
れらの
レセ
べ
1
A D M
ョ
ると
､
ン写真
【0 0
(
博
1
表面 の 原 子 配 列 お よ
｡
っ
て A D M は
.
､
シ
ッ
は1 1 1 % で あ る
また
｡
場合 と は 異 な り
の
方位 関 係 を調
原 子 間 距離 の 9
の0
3
た 試料 の プ
っ
値 を示 し た
い
% と なる
.
a
1) A 1
N / /[ f 2 0 】A 1 2 0
a
中 で 最も 小 さ
A D M は 2 60 ×10
･
と基 板 面 内で
3
a
倍 と【i 2 0 】A 1 2 0
0
基 板 とG
) -( c) に 示 す
7(
-
0 0
成 長を 行
N
a
-
ig 2
,
,
2 4 6 に示 す｡
は1 6 0 9 %
3
,
方位 関 係【2 3】
の
3
基 板 にG
3
-
･
2 3 7 1 0】
成 長【
N
a
ト 【1 0 0】A 1 2 0
な 関係 をF
基板の
3
2) A 1 2 0
い て G a N
N は そ れ ぞ れ【i 喜0
A 面 の A 1 20
一
基 板を用
N / /[ 1 0 0 ) A 1 2 0
a
基板 上 の G
3
と(0 1
N
a
0 レイヤ
､
ビタ キシ
1 f o]G
3
が 成長す る
N
0
2) A 1 2 0
･
G
2) A 1 2 0
･
1
2 - 1
-
(0
(0
異なり
､
後者 は C
｡
後者 の 方位 関 係 で は
､
､
倍 の 拡張原 子 間距 離が 極
お よ びE
をT
A D M
a
bl e 2 - 4 -
Z にまとめる｡
次 に (0
､
1
面 は そ れ ぞ れ(0
1
乃努 開線 を示 す
互い に
一
2)A 1 2 0
･
･
2) 面
そ
｡
致 しな い
3
基 板 と( 1
1
･
0 )G
a
N の 努 開の
( 1 f 0) 面 で あ る が
･
､
の
ため
､
､
(0 1
2) A 1 2 0
･
F ig 2 ヰ 8 に 示 すよ
.
｡
-
27
-
関係を 調
3
べ
る｡
A120
お よ びG
3
基 板 上 で は【0 2 1】A
う に 各努 開 線 に は 1 7
0
.
2
1 20
の
3
､
a
N の
努開
【0 0 1】G
開 きがあ り
a
､
N
[ 1 2 1] A h
C
*
G
a
O
3
N
[ 1 1 0] G
α1
Fi g 2 4 6 P
-
･
-
io
r e c e ss
n
ph
o t og ra
ー
28
ph
-
of
( 1 1 0) G a N //( 0 1 2) Al 2 0
･
･
3
.
*
a
N
A 上0
5
I
■
Z
-
ゴ
ー
k
ト
【1 0
】
l
←
旨l
監
【1 Ⅰ叫
私帆
( a)
( b)
( c)
Fi g 2 4 7
-
.
-
E pi t a
P
x
y
of
o n
(1 1 0)G a N
( 0 1 2) A l 2 0 3
( a):( 0 1 2 ) A 1 2 0 3 (b) :( 1 1 0) G a N
j e c ti o n o n
a n d ( c):e p it a x i al
e
ro
p il a y
e r
a n
d
･
･
th e
,
-
l a ti o
re
s u
29
b
s
-
.
･
･
t r a te
n s
.
hi p
b et
w e e n
th
e
,
T
F il
(1
1
●
m
0) G
o n
s
a
a bl e
s u
b
2 4 2
-
-
E A D M
Di
N / /(0 1
st r at e s
●
2) A 1 2 0 3
【1 1 0】G
【0 0 1】G
Fi g 2 4 8
-
.
-
A D M f
a nd
r e cti o n s
At
a
N / /[1 0 0】A 1 2 0 3
a
N / /[ 1 2 1】A 1 2 0 3
R e l a ti o
n s
hi p
( 1 1 0) G a N
･
d l
d l
of
a nd
=
o m
( 1 1 0) G a N / /( 0 1 2 ) A 1 2 0
･
o r
i c d i st
.
=
3 189
.
( Å)
,
d 1
,
,
d 1
cl e a v a
=
-
30
-
16 0 9
4
2 74 7
90
9 1
n e s
b et
.
ge
pl a
3
.
3
( %)
A D M
5
.
=
'
Ⅰ
2 74 7
( 0 1 2) A l 2 0
･
Ⅰ
a n c e
'
3 18 9
･
E A D M ( %)
-3
.
-
1 11
.
w e e n
.
-2
.
.
26
3
6 0 × 1 0,
2
4
-
(0
1
に繋 が
2
-
2
-
(0 1
た 0 原子 配 列 に よ
っ
なく ほ ぼ 同 じ高さ に A
に
N
a
G
a
･
そ
､
方位 にG
の
a
+
N
､
イオ
ンが
､
か ら で ある
3+
イオ
ン が 谷を 埋 め
る よう に 析 出 し
( F i g 二2
ツ ア
3
イオ
出す る N
3
一
また
｡
こ の( 1 1
､
･
0) G
エ
た 領域 で 基板 と の 結 合 が 弱く な り
･
1) A 1 2 0
3
そ れ に伴
ン が0
い
､
原子 サイ ト の 半分
3
っ
｡
た 残り半分
N
a
a
N の
ビ
レイ
基板 上
ヤ
のG
a
ー
○
､
原子
の0
この
○
成長 の 場 合
grO W th
発 生 す る こ と が 懸念 さ れ る
､
｡
第 3 段 階 以 降 は 同様 に N
-
) と称 する こ と にす る
とな
く (0 0
-
c
●
軸 を 向 け た( 1
イオ
ン
と
イオ
ン
と
1
･
0) G
a
N
｡
( b ri d g e
っ
-
-
プ 成長
typ e
イオ
稜 線方向 の【i 2 0] に G
､
が 支点 の 役 割 を 果 た す よう に
-
4 9 ( a) (b) に 示 す よ う
3
周期ず れ た 2 種 類 の 核 生 成 を 引き 起 こ す た め
進す る と 考 え られ る
-
が析 出 する
ン
3
N
o
選択 し析出す る 場合 も 同 じ確 率 で 発 生 す る と 考え ら れ る
に 位相 が1 / 2
表面 に は0 原 子 層 だけ で
､
イ ト型 構造 を 継 承す る よ う に N
4 9 ( c ))
-
成 長 で は 第 1 段 階 で 選択 さ れ なか
この
だ け にN
1/2
､
次 の 第 2 段 階で ウ ル
2 4 9 ( d))
また
｡
.
原 子 で 構成 さ れ た 稜線 を 形成す る
､
-
る
【i 拍 方向 に 尾根状
｡
王2 0) A 1 2 0 3 方向 に 並 ん だ N 原子 の 間 に 挟 ま れ る 形 で 析 出
【
ン が 析 出す る
.
い
い
成長 の 第 1 段 階 で は F i g 2
る｡
い
イオ
( Fi g
と は 異 な り平 坦 で は な
て 山 と谷 が形 成さ れ て
っ
3 +
が 形成 さ れ る
2
成長 モ デ ル【】
N
a
1) A 1 2 0 3
層 も混在 し て
l
3
a
だ け析 出す る 理 由 は
G
基板 上 の G
本 来0 原 子 が 位置す る サイ ト の う ち
､
原子 と 同 じ 数 の G
し
2) A 1 2 0 3
表面構造 は( 0 0
2) A 1 2 0 3 の
･
･
､
の
サ イ トに N
違 い は( 1 1 0 ) G
･
イ オ
N の
ンが
劇 方向
小傾角粒界 や 転位 の 発 生 を 促
第 1 段 階 の 0 原 子 の サ イ ト に析
を 形 成す る
しか し
｡
この
､
これをブリ
ッ
ジ
･
タイ
成長様式 で は橋 の 部分
ま た 橋 渡 し が う ま く行 か な か
､
a
3
っ
た 場 合 は粒界 が
実 際 の 成長 で も 膜 の 表面微構造 に 凹 凸 が 見 ら れ る こ と が 多
｡
N に比 べ
【9】0
結 晶性 が 劣 る こ と が 多 い
-
31
-
【1 2 1】
h
ト
l
‰p
【1 0 】
｡
( a)
(d)
( c)
F ig 2 4 9
-
.
-
E p it a x i a l
( a): 1
th
s
t
id
e
r
st e
e
g
th
r o w
p
,
1i k
-
G
a
of
a n
d
(1 1 0)G a N
･
N d ep
st r u ctu r e
e
(0 1 2 ) A 1 2 0
･
o n
i t i n th
o s
th
of
e
'
(0 1 2 )
a c e;
p
･
r O
･
,
.
.
.
-
32
-
y
A l2 0
f
st e
3
.
,
3
(b) :
A120
p
.
of
s
A120
･
o
3
'
v all e
e
j e c ti o n o n (0 1 2) p l a n e o f
1 st st e p
p r Oj e c ti o n o n ( 2 1 0) p l a n e
( c r o s s s e c ti o n) ( c) : 2 n d s t e p ( d): 3 r d
0 ) G a N g r o w th
S u r
f
g
(1 1
3
･
2
4
-
(1
て
1
1
0) A 12 0
･
基 板上
3
､
･
1 3】
また
｡
･
1)
( 1 0 0) G
･
薄膜 は ( 0 0
N
a
8 1 1 1 3】
成長r
N
a
N の
部 は 双晶 と な っ て
一
4
(1
4
1
たと
べ
(0 0
･
ころ
･
1) G
ク タイ型
･
2 9】
1 5 〃
∼
･
:1 1 0 ) A 1
･
2
･
03
0) A 1 2 0
1
7)
･
･
∼
.
2 7 〃
び( 1 0 0)
･
の
2 4
-
.
3
の
c
3 0
軸 は ほ ぼ 平行 と な り
な す角 も ほ ぼ3 0
干 の ず れが 存在 し て
線 は 若干 ブ ロ
ー
い
0
た
ドに 広 が
2 4
-
.
であるが
｡
っ
そ
､
N
a
が
い
Fig
.
2
-
4
であ
た
っ
て おり
特 に( 1 0 0) G
の
結晶 は
の
プ レセ
1) G
･
ヤ ル に 成長
●
N のa
a
2
軸 と(1 1 0 ) A
美 空 間 で は( 0 0
､
0
方 ( 1 0 0 )G
･
一
､
,
43
.
a
N
と( 0 0
-
4
-
･
1) G
a
a
い
･
る こ と が 確認
1) G
軸との 間
●
c
a
N の
･
a
33
-
軸と
そ
｡
0) A 1 2 0
1 2( c) に 示す ｡
か ら の 回 折線 は 写真
また
の
､
G
a
N の
3
､
回折
中 心 点 に 対 し円
結晶 の 面内方位 が 回転 し て 結 晶軸 が ぶ れ て
-
3
N の 場合 と 同 じ よ う な 若
れ ら の 面 内方位関係 の ず れ や ぶ れ が 発 生 す る 原 因 は
る｡
N
(
写真
ン
ョ
N の c 軸 と( 1 1
こ
い
a
それ
､
,
と を示 して
こ れ はG
試料 に 観
一
12 0 3 の
･
て
｡
シ
ッ
して
っ
た
同
､
･
方位関係 を F i g 2
･
-
｡
0
の
2
示す よ う に
間 の 角度 に は0 3 0 と わ ず か な ず れ が あ る
の
.
と 思 わ れ る 矩 形 型 お よ び蝶 ネ
弧状 に 大きく広 が
い
1 1 に
-
(F i g
味ネ ク タ イ 型 の 結晶 の 大き さ は
す な わち
｡
実空 間で
､
,
る こ と が確認 さ れ た
､
N
a
ビタ キシ
エ
正確 に は3 0
､
1 2 1 3J
､
1 2(b ) に 示す ｡
-
成
面内方位関係 を 調 べ る と ( 1 1 0 ) A 1 2 0
1 2 ( a) に 示す ｡
-
両 方位 の G
実 空 間 に お け る 方位 関係 を F i g
N の 微構 遭
同 時 成 長 が 見 ら れ た 試料
あ る と 判明 し た
で
,
､
m
.
､
0) A 1 2 0
のc軸の
1 6 〃
∼
.
逆格 子 点 か ら 方位関係 を 調 べ る と ( 0 0
0
a
矩形 型 と 蝶 ネ ク タ イ 型
､
1 2
､
N の
a
) をF ig
ー
m
.
基 板 上 にG
1) お よ
ただ し
｡
六 角錘 型 お よ び 矩形型
｡
0 5
､
0 レイ ヤ
､
な す角が3 0
の
1
｡
3
た
っ
m
･
基板 上 に( 0 0
された
が 同時 に析 出 して
N
試料 の 表面 微構 造 を 観察す る と
結 晶 が 見 ら れ た【
の
N の
-
､
ぞれ 順 に 0 5
1
a
･
て
っ
察 さ れる こ と は な か
(1
お よ び( 1 0 0 ) G
を
a
N
a
め 成長方位 を Ⅹ 線 回 折装 置 に よ る β 2 β 測定 で 調
典 型 的 な六 角錐 型 の 結 晶【2 8】以 外 に (1 0 0) G
N の
a
N
こ こ で はG
｡
成長
この
｡
｡
･
a
N
a
と 考え られ る
つ
一
び( 1 0 0) 面 が 同時 成 長 した G
1) 面 お よ
･
が 同時 に 成長す る 現 象を
N
る こ と も 確認 され た
い
た理 由 を 明 ら か に す る
っ
基 板 上 に 得 ら れ たG
3
(0 0
､
(0 0
S E M に よ
｡
1) G
1
-
0) A 1 2 0
･
1 0)
-
3
-
a
般 的 な 成長 温 度 で あ る 約1 0 5 0 ℃ よ り若干低 い 温度 で G
一
､
長 モ デ ル か ら そ れ ら の 成長 が 起 こ
-
が 単相 で 析 出 す る と 報告【8】さ れ
N
a
･
成長 させ た こ と が 同時成長 や 双晶 が 発 生 し た 原 因 の
2
1) G
･
､
面 の 他 に( 1 0 0 ) 面 に 配 向 し た G
a
･
､
装置 で 行 っ た が
V D
のG
基 板 上 に 成長 す る G
3
本研 究 で は ( 0 0
､
2
見出 し が
はM O C
(1
0) A 1 2 0
･
るが
い
3
-
い
るこ
後 述 す る 表面 の
原子配 列 の 違
れら
こ
(0 0
･
1) G
構 成さ れ て
説明 さ れ る
て
っ
方位 関 係 か ら G
の
そ の 錐面 を1 1 0
N は
a
によ
い
い
た
(Fig
2 4
-
.
-
･
い の
で
1 3)
晶は (0 0
･
､
1) 面
皿
m
c
軸 が( 0 0
に属 す る 結 晶 に は
第2
a
-
4
-
3
-
4
.
2
-
a
は1 0 0
N
･
N
単結晶 は 点群 紬
a
N
る
い
｡
ると
べ
画 12 f
1
蝶ネ ク タ イ 型 の 結 晶 は
､
･
､
0
六角錘型
､
廊 11 0
そ
の
一
例 と して
30
4 1 5 に 示す【 ] ｡
､
い
く
G
なお
-
a
N
つ
そ
の
ため
蝶ネ ク タ イ 型 の 結
こ の
､
双 晶 の 場合 は
｡
か確認 さ れ て お り
と 同じウ
節 の 成 長 モ デ ル に て 説 明す る
Fig 2 4
-
､
同 じ点群
･
0 )G
a
ど れ も 角錐 が 対向
､
イ ト型 構 造 を 持
ル ツ ア
つZ n
双 晶 の 生 成機構 に
N
つ
｡
(
扇
U
∽
叫
O
t
)
倉
岩
望
F ig 2 4 1 0
-
0/2 0 Ⅹ
-
G
a
a c ti o n
N
gro
0) A 1 2 0
d i ff e
re n
p il
ye
e
36
40
20
-
34
-
3
a
s
w
n
S
h
try
rs
.
r a
一
.
d iff r
-
･
0
月
1) 面
･
に 属 し て お り 対称 中 心 を 持 た な
m
こ の(1 0
､
の
席で
0
･
､
く びれ た 部分 の( 0 0
､
双晶 で あ る と 判 断 した
既 に 双 晶 の 存 在が
､
面 構成を 調
の
1 ) 面 で 互 い に 対 向 した 結晶構 造 を 成 す と 考 え ら れ る ｡
･
る｡
い
双晶 の 結 晶外 形 をF i g
､
G
｡
･
し た 結晶外 形 を し て
は
た
を双 晶 面 と し た( 1 0 0 ) G
1 4 に 示す よ う に
6
また
｡
い
矩形 型 の( 1 0 0) G
･
､
軸方 向 に 対 し て 構 造 上 の 極性 を 持 っ て
C
､
画で
n
を 対称面 と し た 形態 を 成 し て
結 晶粒 の 結 晶外 形
N
a
｡
p e ct r
o w
in
of
u m
(1 1
o n
g
y
t
w
o ri e n t e d
●
o
O の
い
て
6
】
叩
40
1
0
n m
三
( a)
:
( b)
3 0 Dm
( c)
F ig 2 - 4 - 1 1 S E M
L
O
p h o to g
ri e n t e d
O n
eS
tO
r ap
hs
G a N ; ( a)=
( 1 0 0) G
lik e s h a p e s ;
:
( d)
'
G
a
h ex
N;
( b) =
a
( d)ニ
f
o
a
m
a
a
N
g ro
ag
on
a
m
al
w
sh
o n
n
a
g n ifi e d
r e et
e c o
p
a g n ifi e
(11
r re
d h ex
an
g
s
ag
ul a r
-
0) A 1 2 0 3
･
d
ed
p
o n
p
n
s
ha pe
35
al
s
一
to
sh
wi
o
g th e
･
h a p e ; ( c) =
.
n
( 0 0 1) G
a
h
t
N
a
ex a
go
a
n
o
w
d
n
a
al
d iff e
ly
re c t2 L n
re nt
a n
d b
g ul a
o
w
r
ti e
m
:
C
㌍
A 12 0
C 舞( 1 0 0 ) G
･
ぅ
a
N
C
A1 2 0
5
千
ー
苫
n
モ
⊥
ー
エ
( b) ( 0 0
1) G
●
N //( 1 1 ●0 ) Al
a
2
0
3
如
才
も
( a)
αノG
( C) ( 1 0 0) G
･
Fi g 2 4 1 2
-
･
-
( a) ‥ P r e c e
E p i t a x i al
s si o
h o t o g r a p h o f ( 0 0 1 ) G a N a n d ( 1 0 ･ 0) G a N //( 1 1 0 ) A 1 2 0
n S hi
p ; ( b ) : ( 0 0 1) G a N a n d ( C) : ( 1 0 0 ) G a N
りP
r el a tl O
a
●
･
･
･
.
a
N
N //( 1 1 ●0 ) A l 丈わ
3
･
Fi g 2 4 1 3
-
･
-
T h e di a g r
m or
e
an
p h oI Q g
i
p il a y
ers
es
Sh o w s
a nd
th
i n p l a n e di r e c ti
-
.
-
37
e r el a d o n s hi p
-
on
b et
w e e n
of
G aN
.
▲
T
● ･: G
F ig 2 4 1 4 C
･
.
･
r
y st al
str u ct u r e
ー
38
-
of
a
t
w
a
in
n ed
G
a
N
.
( 0 0 1)
●
/
( 0 0 示)
Fi g 2 4 1 5 S h
-
.
-
a
pe
of a
-
t
39
in
w
-
n e
d Z
n
O
【3 0]
2 - 4
3
-
同 時成長 し たG
2
-
F i g 2 4 1 6 ( a) (c) に 基 板 お よ
-
-
-
.
れぞれの
Al
る
原子
｡
エ
ビタ キ シ
配列は
の
しかし
これ
､
の
3
い
も 同 様 に 考 え る と ( 1 0 0) G
･
C
0
i l l 】は 3 2
軸 と【
23
た 面 内 方位 関係 は
の角度の違 い によ
と
,
っ
てG
ドニ
ー
ほ ぼ並 行 に 配 する
∼
d5 は
隔である
示し
-
､
ビ
エ
レイ
8 8 % で
.
､
あっ た
｡
4
倍が A 1 2 0
の
3
それ
の 5
(0 0
･
1) G
努開 面 の( 0 1
しな
い
a
･
N
レセ ッ シ
原子
の
間隔 を
お よ び( 1
0
この
A D M
｡
3
と( 1 ト 0 )G
こ と が 判明 し た
( Fi g
.
'
35
､
節で述
い
,
0 0 で あ る の に対し
0
また
｡
(1 0
､
1
た 基 板 とG
N
べ
お よ びE
こ の
a
N
は( 1
2 ヰ 1 7)
1
･
0) A 1 2 0
｡
-
40
-
3
0) A 1 2 0
120
3
abl e
3
の
膜との ずれ
また
｡
こ
､
面内方位 の ぶ
､
｡
-
-
-
.
d 3 は 基 板 の 酸素 あ る い
はA
l
原子
の
中
間
方向 で 最 も 小 さ い 値 を
0 1】A 1 2 0
拡張 原 子 間 距離 に 1
をT
A D M
a
･
､
場合
N の
a
F i g 2 4 1 6( d) ( e)
つ
3
N の
a
､
､
0) G
･
そ れ に 対 し( 1
最 小 値 は 同 じく 両 者 と も【0
致し
い
,
方位 で は 【0 0 1】A 1 2 0 3 方向 に 配 す る G
一
( e) に そ
結 晶構造 の 関 係 か ら 完 全
つ
'
∼
-
原子 お よ び【2 2 1】の
て A D M を 計算す る ｡
両 者 と も【2 2 1】A
N の
a
-
て 生 じた と 考 え ら れ る
っ
の
方向 で 1
.
79 %
原 子 間距離
の
割 合 で 刃 状転位
2 4 3 にまとめ る｡
だ け が 単相 で 得 ら れ た と 想定 し て 基 板 と
2) A 1 2 0
0
4 1 6( d)
ン 写真 に 現 れ た と 考 え ら れ る
ョ
ま たd J
､
0)G
･
E A D M の
､
倍とがほ ぼ
が 挿 入 され る と 考 え ら れ る
ため であ る
い
1 3】
,
軸 と ほ ぼ並 行 に 配 列 して
と 基板 が 持
ー
4 - 3 - 1
-
原 子 配列 に お
｡
a l
､
軸 の な す角 が3 1
の
つ
また
と 整合性 の 良 い 値 を 示 し た
､
か
く
1)
･
軸 【1 2 0】
-
.
の【0 0 1】と【
王1 1】の 0
3
違い が原因とな
グ と して プ
ン
のN
ー
は (0 0
A D M
｡
ヤ
い
a 2
F ig 2
､
基板面内 の 方位関係 は 定 ま り に くく なる た め
N の
a
0) A 1 2 0
と 若干大き
第2
｡
こ の よ う な 角度 の
､
れが 逆格 子 点 の ブ ロ
のdJ
致しない
一
,
23
2
表面 の 原 子 配 列
ー
エ
軸 と【1 2 0】の な す角 が 3 0
N のa
a
ヤ
ビレイ ヤ
エ
､
･
N の
a
N の【
O i l】と c
a
､
0
1 )G
･
なぜ な らG
｡
‡1 1】の な す角 は3
軸 と【
c
1
｡
ら の 配 列 の 方向 は
には平行に はならな
A 12 0
な 関 係 を 示 す (1
ヤ ル
3
レイ
の
ビ タ キ シ ヤ ル な 関係【1 2
A 1 20
･
び各 エ ビ
そ れ ぞ れ 順 に( 0 0
､
と( 1 1 0)
N
a
-
-
の 努 開性 の
基板 面 に お
い
て2 7
方位 関係 を 調 べ る と
0
の
開き が あ り
一
､
､
致
α2 G
a
N
【2 2 1 】A 1 2 0
( a)
｡
( d)
･
阜
-
-
【2 2 1】A lヱ0 ,
(b)
( c)
Fig 2 4 1 6
-
.
-
E p it
a x
j e c ti o
P
r o
e
p it
a x
b et
y
i al
n
w
o n
e e n
( e)
(0 0
( a) :( 0 0
r el a ti o n s
hip
･
o
1) A l 2 0
･
f
1) A 1 2 0
a
c a s e
a n
3
3
o
,
d
(0 0
( b) :( 0 0
f ( d ):( 0 0
1) G
1) G
･
･
･
1) G
N
a
a
N
a
N
( 1 0 0) G a N
a n d
( c):( 1 0 0) G a N
n d ( e) :( 1 0
0) G a N
,
a n
d
･
･
,
a
,
･
.
T
a bl e 2
-
4 3
E A D M
-
0) A 1 2 0
F il
(0 0
･
m
s
1) G
o n
a
s
u
b st
N / /( 1 1
d A D M fo
a n
3
re S
,
r at e s
･
D ir
0) A 1 2 0 3
( 1 0 0) G
【1 0 0】G
【1 2 0】G
(1 0
･
0) G
a
N / /( 1 1
･
0) A 1 2 0 3
[0
1 1】G
【1 0 0I G
【0 0 1】G
F ig 2 4 1 7
-
.
-
p e C ti v e l y
e c ti o n
A to
N / /【
1 1 1】A 1 2 0 3
a
N / /[0 0 1】A 1 2 0 3
a
N / /【
2 2 1】A 1 2 0 3
a
N / /【
1 1 1】A 1 2 0 3
ns
hi p
( 0 0 1) G a N
d l
d2
d3
mic
dista n
･
.
3 1 89
=
.
=
5 52 4
.
3 189
=
.
d5
=
d6
=
3 1 89
.
5 1 85
.
,
d l
'
,
d 3
d 2
,
,
42
一
=
'
=
d 2
4 330
4
3
3 498
14
13
2 564
5
1 1
4 330
4
3
3 4 98
14
13
2 564
1
2
.
.
.
'
,
Ⅰ
.
d 1
( 1 1 0) A l 2 0
ー
=
=
d 3
Ⅰ
.
'
cl e a v a g e
･
=
'
,
( Å)
c e
t
3 189
=
d4
of
a nd
( 1 0 0) G a N / /( 1 1
･
.
s
a
a nd
･
N / /【
2 2 1】A 1 2 0 3
R e l a ti o
･
( 0 0 1) G a N
N / /(0 0 1】A 1 2 0 3
a
a
r
=
.
pl a
3
.
n e s
'
bet
A D M ( %)
-
26 4
.
-8
8
.
E A D M
1 8
L 8
115 4
2 1
2 6 4
1 8
8 8
1 8
.
-
.
-
.
10 2 2
.
w e e n
1 1
( %)
2
4
-
3
-
3
-
(1
こ こ で はま ず
成長 モ デ ル は
(0 0 1 ) A
･
の
は正 電荷
1 20 3
のG
-
4
-
と考え ら れ る
ン
( F ig
ポイ
(0 0
.
(0 0
い
こ の 配列 が
｡
トになる
ン
A
て
)
･
1) G
･
N
a
1) G
a
N の
､
フ
( 1 0 0) G
･
3 +
a
N の
N の場合
a
イオ
1) G
･
く
原子 が わ ず か に シ
ン
がG
では
､
a
原子 上 に 析 出 し
､
フ
トす る
N
a
方向 を 向く よ う に 傾く
｡
a
この
｡
時
3
原 子 の 直上 に N
a
イ オ
ン
形 成 さ れ た 四 面体 の 頂
､
"
p ai r
f
o
成長 の 違 い を 分 け る 大 き な キ
N の
また
､
｡
第2
3 +
2 4 1 9)
そ
この
-
後は
の
｡
3
N
､
が 成長す る
a
●
イオ
ン の 析 出 に伴 い
時
G
イオ
ー
､
ン
3
a
とG
+
a
イオ
3
+
配 列を成 し
は N 原子 に 四 配位
ン
イオ
､
ン
が互
に 四 面体
い
｡
(Fi g
a
N
4
こ の
ス テ
2 4 2 0 ( a))
-
.
っ
四 面 体 の 底面 の
a
3 +
イオ
ン
てG
N
-
N
a
､
43
-
N
-
a
)
"
at O m
r O W S
､
の
場合 と 同 じ
N の
3
-
四 面体鎖 が 形 成 さ れ る
4
｡
イ オ
第5 段階
第 2 段 階 で 析 出 した 隣接 す る 四
四 面 体鎖 を 橋 渡 し す る
､
(F i g
の 頂 点方向 は A 1 2 0
そ
3
a
2 4
-
.
-
のIi l l】
軸 が 基板面 内 の 方 向 に 傾 倒す る き
プ で析 出 し たN 原 子 は 3 個 の G
一
of
.
けられる こ とに よ っ て
c
p air
F i g 2 4 2 0 (b) に 示 す よ う に N
､
原子 と
N の
"
･
｡
が析 出 し
a
(
こ こ で も( 0 0 1) G
-
に沿
3
段 階に お い て G
ッ
二 対配 列
続く 第 4 段 階 で は
｡
こ の と き 四 面体鎖 が 引き つ
け が現 れ る
･
-
.
ほ ぼ1 2 2 1】A 1 2 0
第 4 段 階 で 析 出 し たG
｡
ラ ン ダ ム 型 構造 の A l サイ ト
コ
結晶 成 長
面体鎖 の 頂 点 の N 原 子 と の 間 に G
2 0( c))
｡
ン が 選択 的 に 析 出す る
a
N
は
-
第 2 段 階で 現れ た N 原 子 の
､
間 にG
､
(Fi g
充填面 を 形 成す る
､
･
ン
4 1 8( b))
次 の 第 3 段 階で の G
､
トす る
構造 を 成す よ う に 析 出 し ( 0 0
( 1 0 0) G
イオ
と( 1 0 0 ) G
N
a
-
出す る
3
列 が 対 を 成す よ う に 配 列 す る ( 図 中
て二
1) G
2
の 表面 に 析
a
結 晶成 長
が 成 長す る 場 合
する形で析 出し
.
･
.
双晶 の
･
｡
た N 原 子 が 均等 に シ
B
(0 0
､
｡
( Fi g
っ
･
3 +
a
最初 に( 1 1 0 ) A 1 2 0
､
次 に 第2 段 階で はG
-
N
(1 0 0 )G
｡
｡
その G
｡
2 4 1 8( a))
A 1 2 0 3 の【
2 2 1 】方向 に 沿
rO W S
成長 モ デ ル を 構 築す る
N の
a
-
.
,
､
13
成長 モ デ ル【 】
節 で 後述する
4
-
N
a
成長 の 場合 と 同 じ理 由 で
の
イオ
"
at O m
3
-
G a( N 0 3) 四 面体 を 形成す る
､
点の N 原子は
N
基板 上 の G
･
を 占 める よ う に 析 出 す る
が析 出 し
3
( 1 0 0) お よ び( 1 0 0 ) G
基 板上
3 +
a
0) A 1 2 0
･
･
､
第2
､
1
っ
か
原 子 に 配位 さ れ る こ と に な
るの で
Si 3 N
､
す る よ う にG
と 同様
4
3+
a
N
､
3
2
の sp
イ オ
混 成軌 道 を 形成す る
ン
と続
い
て析 出し
す こ と で【‡1 1】A 1 2 0 3 に C 軸 が 沿 っ た( 1 0 0) G
･
面図 を F i g
2 4 2 0( e) に 示す ｡
-
.
-
中 2 番 の N 原子 が
こ の 二
その き
相の G
か けは
っ
､
､
a
2
-
4 2 0 ( d))
成長 が 発現す る
図 中 の 番号 は 各 ス テ
ッ
2
p
第 2 段 階 の N 原 子 が【2 2 1】A 1 2 0 3 方向 に 配 列 ( o
っ
or
de
)
r
に 位置 す る か で
異なる
て 生 ず る と 考 え られ る ｡
を 成長 さ せ た こ と を 考慮す る と
が 生 じ ( 1 0 0) G
･
a
N
44
-
d e ri
違い は
､
析 出 し た原 子 は 熟
｡
｡
そ
の
結果
､
A
-
B の
段 階以 降で あ る
) する か
ng
､
熱 エ ネル ギ
､
ネ
エ
断
｡
本研 究 で 解析 に 用 い た 試料 が
が 成長 し た と 考え ら れ る
-
この
｡
r
中の
混成軌道 を 持 つ 図
とが分かる
る の は第2
こ
四 面 体 を 形成
4
-
S
｡
N
4 2 0( d)
-
.
プ の 番号 で あ る
り 基 板 か ら の 静 電 的 影 響 を 強 く 受 け た 可 能性 が あ る
､
F ig 2
｡
a
そ の 析 出を繰 り返
､
い
違い によ
d e ri n g
､
成長過程 の う ち で 大きく 異 な っ て
N の
る 原 子振 動 の
or
以降
-
る
状態 ( di s
N
.
い
い
a
N
(F i g
G
､
点線 で 示 す よ う に G a 原 子 を 三 配 位 し て
は 対称性 の 高
も 低 い 温度 で G
a
そ して 第 6 段 階で は
｡
ル
ギ
ある
ー
｡
い
によ
通常 よ り
､
ー
の
影響 よ
析 出 したN 原子
の
仔1 0】A
【2 2 1】A
肋
( a)
F ig 2 4 1 8
-
･
-
I n iti al
d ep
w
(b)
stag e s
o s it a b o v e
o ul d
h
d i r e c tl y
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a
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t ri a
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th
n
'
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an e O u S
g
rO W
2
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d
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a s ap
G
a re
O
p hi
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th
∝C u
c r y sta
l
s e nte
m
d
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h
py t
.
d in d
2
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n
d
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h
1 st
o s it
i ons
p
s te
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step
.
p
(b): N
( a): G
h
w
3
-
e r e
io
n s
+
a3
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ions
A 13 +
d ep
o s it
肋
○
Fi g 2 4 1 9
-
.
-
G
r o w
C On
G
N
ti
th
n u ed
血
a
N
di r e c ti
fr
(0 0 1)
of
G
･
Fig 1 2 4 1 8
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N
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p:
d e p 6 it o n d l e di s o r d
t o ぬr m : G 由 N ･t e t r a h e d
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-
-
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S
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血m
S hift e d
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亜
-
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h
･
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.
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､
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B
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G
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Of s a p p
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e th e
N
2
4
-
以下 に
ンの
( 1 0 0) G
双 晶 の 成 長 モ デ ル を 示 す ( 1 0 0) G
N
a
･
-
-
.
G
､
a
N
3
と
イ オ
ン
がG
中の
F i g 2 4 2 1( b)
-
､
-
･
れる
次の
｡
ス テ
A
,
B
一
プで は
ッ
,
きる
G
､
N
a
っ
て
そ
､
四 面 体 鎖 の 頂点 の
にG
a
N
-
-
･
頂点方向 は【i
わ ち(0 0
･
-
-
､
ル ツ ア
1) 面 を 双晶面 と し て 持
･
中のA
-
B
面
の
子 は 点線 で 示 した
い
こ
｡
こ こ で 析 出 す るG
｡
ス テ
2 4 2 1( c))
そ
a
N
120
後は
が 成長 す る
断面 図をF i g
･
2
-
る こ とが 分 か る
､
｡
-
48
-
G
a
-
)
a
に沿
3
て
っ
形成 さ れ る
､
G
3+
a
イオ
ン がG
､
F ig 2
.
-
4 2 1( d)
-
中の
A
原子
a
･
-
層
B
N
4
け られ
つ
結 合 したG
鎖を 橋 渡 し し たG
､
a
の
a
N
4
周り
すな
､
｡
( 1 0 0) G
･
､
120
方向 に 傾倒 し
-
また
｡
､
3
4 2 1( e) に 示 す
こ の 図より
-
.
そ し て 四 面 体鎖 が 引 き
｡
i】A
の
F i g 2 4 2 1(
､
し た第 4 段 階 と 同様 に
プ と 同様
ッ
-
｡
3+
a
れ が 双 晶面 と な り 双 晶 の 核 が 形成 さ
イ ト型 構 造 が 完成 し
･
｡
-
重鎖 が【2 2 1 ) A
l l】あ る い は【1 1
( 1 0 0) G
つ
各 成長段 階 の 番号 で あ る
対 称 な 構造 を 成 し て
の 二
-
.
原 子 は s p 2 混成 軌道 を 取 る
N
F i g 2 4 2 1 ( d)
( Fi g
4 2 0( b) に 示
-
.
した 第 5
F i g 2 4 2 0( c) で 示
､
Fig 2
､
面 に 対称 な構 造 と な る
四 面 体 が 形成 さ れ ウ
4
と 同様
の
次に
｡
四面 体
4
四 面 体鎖 を 橋渡 し す る よ う に 析 出 す る
る こと に よ
第 3 段階 に あ る
三 角 形 の 二 重 鎖構造 を 形成 す る よ う に 析 出 し た 場合
3
原子上 に析出 し
a
結晶成 長 に お い て 双晶 が
N の
a
｡
に示 す よ う な構 造を 成 す こ と が で
N
2
N の 結晶成長 モ デ ル【 9】
a
F i g 2 4 2 0( a) に 示 し た 成長 モ デ ル の
､
部が
一
･
･
､
生 ず る 原因 は
イオ
双 晶 した( 1 0 0 ) G
3 - 4
-
a
｡
N の
図 中 の 番号 は F i
双 晶 が( 0 0
･
g 2
.
-
4 2 0( ｡)
-
1 ) 双 晶面 を 境 に
原 子 に 三 配 位 さ れ た s p 2 混成軌道 の
N
原
( a)
( b)
( C)
( d)
B
( e)
Fi g 2 L4 - 2 1
,
∝1 el o f a t w
i n n e d ( 1( X )) G a N c o n ti n u e d f r o m Fig 2 4 1 8 ; 3 r d
d
e
S
i
t
i
o
n
o
f
G a a t o m s o n th e o r d e r e d N a t o m 鞋 頚h s t e p ( b): N
()
甲
a t o m s d e FX X lt t O
血 G a N 4 t e t m h e d T O n C h ai n s i n t h e [2 2 1] d l r e C ti o n o f
s a pphl r e
5 th s t e p ( C) : G a a t o m s c o n n e c t th e t e t r a h e d r o n c h al n S t O fh c e
th e t e t r a h e d m t o w a r d c a X I S
6 th s t e p ( d) : d er x $ iti o n o f N a t o m s t o
n
u
r
e
u
l
a
r
G
a
N
4
t
e
t
r
a
h
e
d T a a n d t o c o m pl e t e th e t wi n n e d G a N
co
sd t t e
g
C r y S t aJ s t ru C t u r e
C r 耶 S S e C ti o n i n th e A B di r e c ti o n ( e) = th e n u m b e r s
d e si g r n t e d e p o s lt1 0 n O r d e r o f th e a t o m s T a k e n o t e th e N a t o m s m a r k e d
b y 2 b o n d e d wi th s p 2 h y b ri d o r bit al
G
S
ro w
te p
th
m
･
a :
.
-
.
-
･
･
'1
"
･
一
49
-
l
2
4
-
4
-
をG
6 H Si C
-
基 板 面と す る
方位 は(0 0
基板 上 の G
S iC
が
の
成長
N
成 長用 基 板 と し て 用 い る 場合
N の
a
a
14
17】
般 的 で あ る【
一
1 ) 面 で あ る と 報告 され て い
･
また
｡
る
は c 軸方 向 に 極性軸 が 存在す る こ と か ら
る
｡
こ れ ら2
よ
っ
てG
て
い
る
(0 0
エ
ビ
a
面あ る
レイヤ
4
-
､
(0 0
ヤ
い
ー
･
1
-
G
-
( 1 0 0】G
が同
一
a
-
-
こ
｡
この
か
､
較的小 さ い A
また
､
一
第2
､
4
-
･
ャ ル
成長 す る が
面
1)6 H S i C に
-
面極性 が 存在 す
つ の
･
､
基板 の 極性 に
､
4
-
-
を 成 長 さ せ た 試料
N
a
この
写真 か ら( 0 0
D M
と なる が
54 %
.
れ はG
他に
つ
-
ビ レイ ヤ
エ
N
a
表 面 の 面極 性 が
の
ー
て 発現 す る と さ れ て
っ
い
､
基板と
る｡
2
節 に 記述す る 成長 モ デ ル に よ
の
プ
っ
て説
方位 関係
1) 6 H S i C の
基板 と エ ビ レイ ヤ
･
1) 6 H
a
N の28
E A D M
は 3
倍 お よ びS i C
の2 9
､
と 同 じ値 で あ る
｡
格子 の 軸方位 も完全 に
を 示す
基板 と
エ
敦 して
い
こ れ は他 の
｡
ビ レイ ヤ
ト 0) 面 で
る上
､
ー
､
の
-
Si C
面内方位 は
の
ー
致 す る 方位 関係 は【1 1 0】G
一
に 努 開 面 は 両 者 と も( 1
板面内 で
面 と( 0 0 王) C 面 の 2
1) G
-
N / / [ 1 0 0 】S i C
で
･
.
-
｡
(0 0
､
F i g 2 4 2 3 に 方位関係 お よ び 表 面 の
｡
b l e 2 4 4)
を 示す
と( 0 0
N
a
2 4 2 2 に 示す ｡
.
を 求 め る と3
-
･
､
面 の どち ら に な る か に よ
基 板上 にG
-
た
っ
節 で 説 明 した よ う に ( 0 0
ピタ キ シ
エ
が 成長 し
N
a
｡
る こ と を 確 認 した ｡
A D M
a
は( 0 0 i ) N
い
1) 6 H S i C
･
) をF ig
係で あ
T
4
-
特 性 や 特 徴 の 変化 は
の
と の 面 極性 の 関係 は
ー
明が 可 能で あ る
2
2
-
1)S i
･
が
N
a
基板 上 に は 六 方 晶 の G
1) 面 を
､
れら
こ
(0 0
､
1) G
･
第2
｡
の
･
3 1
32
33
表 面微 構 造【 1 や 光学特性【 】 温 度安定性【 1 な ど に 違 い が 生 ず る と 報告 さ れ
N の
a
｡
1) G
･
面 上 に は ど ち ら も( 0 0
そ
､
平坦 な 最密 充填構造 を 持 つ( 0 0
､
基板 上 に は( 0 0 1) G
･
G
､
a
N
とS i C
の
.
1 ×1 0
●
2
% と極 め て
a
ある が
致す る ため
､
致 し た関
一
一
致 する
こ
E A D M
､
と
も
成長 は 両 者 の 結 晶構 造
N
a
が 成長 し て
小 さ い 値 と なる (
このA D M
､
0 レイ
､
N / /[ 1 0 0]S i C の
a
倍 の 拡 張 原 子 間距離 が ほ ぼ
N //【
1 1 0】
Si C で
N
各a 軸 が
｡
こ の よ う にS i C 基 板 上 の G
一
写真 ( c 面
ン
ョ
原 子 配 列 を 示 す 【1 0 0】G
-
a
レセ ッ シ
基板 面内 の ど の 方 位 に も3 5
.
4 %
と比
基 板材料 で は 見 られ な い 特 筆す べ き 特徴 で あ る ?
努開面 の 方位 関係 を 調 べ る と
基 板面 に 対 し 垂直方 向 に
結 晶構造 が 同
で あ る こ と が理
一
-
50
-
一
F ig 2 4
-
､
致す る
由で ある
.
｡
｡
-
2 4 に示 す よう
こ れ は 各結 晶軸 が基
Fi g 2 4 2 2 P
-
･
-
i o n p h o t o g m P o f (O D l y 3 a N
1
0
0) G a N //( 0 0 1) Si C
(
r e c e ss
a nd
.
･
.
-
51
-
( b)
( a)
( c)
Fi g 2 4 2 3
-
.
-
E p it
ax
y
P r qj e c ti o
( c) :
e
p il a y
b et
n
e
p it
o n
e r
w ee n
･
an
d
( 0 0 1) G a N
･
( a) :( 0 0 1) S iC (b ):( 0 0 1) G a N
･
･
,
a x i al
a n
( 0 0 1) SiC
r el a ti o n s
d th
-
e
s u
52
h ip
b st r at e
-
.
b et
w
e e n
,
.
d
an
th
e
T
Fil
(0 0
･
m s
1) G
o n s u
a
a bl e
b s t r at e
N / /( 0 0
･
2 4 4E A D M
-
-
Dir
s
1 ) SiC
ec
an
d A D M fo
ti o n s
A to
【1 0 0) G a N / /[ 1 0 0) Si C
dl
･
i c di s t
m
3 189
=
( 0 0 1) G a N //( 0 0 1)Si C
r
.
(A )
an
Ce
･
,
d 1
･
I
r
A D M (% )
29
30
3 54
3 08
.
.
●
-
-
.
b et
n s hi p
w e e n
(0 0
-
of
･
53
cl e a v a g e
1) G
-
a
N
E A D M (% )
2
3 1 ×10
'
=
(1 1 0) G a N
Fi g 2 4 2 4 R e l a ti o
.
a nd
pl a n
es
( 1 0 0) SiC
･
.
-
.
2
-
4
4
-
2
-
(0 0
F i g 2 4 2 5 に( 0 0
-
た 報告13 5】で は
の
差が あ る
面 の 静電 ポ テ
イオ
ン
のG
ため
の
基 板 最表面 が( 0 0
､
は差 が 生 ず る
ンシ ャ ル に
(0 0
｡
は 1 配 位 す る こ と が 考え ら れ る
× 3 + ( 3 / 4 ) ×3
の
持つ
の
面 の 構造 は 既 に G
a
+
N の
3
段 階以 降 は N 原 子
･
G
N
a
のG
この
｡
N
a
･
1) G
場合
a
れる
1) G
しか し
｡
a
(0 0 i )C 基板
3 21
ら【
でG
a
×1
=
原 子 上 に 3 配 位も し く
ン が Si
3 7 5 となる
この
｡
.
､
S i C の( 0 0
･
そ の た め(0 0
a
N
が 成長 し
の 場合 は( 0 0
が 成長 し て
結果 か ら
･
い
a
a
N
-
(Fig
とS i C
N
の
N の ⅩP S
こ こ で 最表
｡
1)G
･
カチ
､
2 4 2 5 ( c))
-
.
各a 軸 が
･
1)S i の
･
段 階 でG
｡
致する よう に
一
最表 面 に は
N の
a
第
-
3 +
a
の
1) S i の 場合 と 極性 が 異 な り
面極 性 は ( 0 0
･
､
に よ る 解析 か ら
る こ とを報告 した｡
また
一
54
一
､
がS i サ イ ト に 析 出
場合 と 同 様 の 過程 で モ デ ル 化す る と
を 成長 さ せ る と
N
a
一
a
H
､
o r ni n g
( 0 0 王)
N
･
､
､
が現
表面 が平坦 に なり に く
､
N
1) S i 基板
な
い
を用
っ
い
｡
の 各a
とS i C
王) N に よ っ て 終端 される こ と が 明 ら か に な
a
原
-
続く第 2 段 階 で は
｡
成 長 モ デ ル で は どち ら も G
そ の 表面
､
第1 段
､
.
王) C 面 は 基板 面 と し て あ ま り用 い ら れ て
･
1)G
G
､
前者は
､
F i g 2 4 2 5( b) に 示す よ う に N
､
場合 と は 逆 に 第
1) S i の
･
はS i C 基板 上 に 成長 し たG
N
イ オ
｡
N の 最 表 面 を 形 成 す る 層 は( 0 0
･
･
･
､
( 0 0 1) S i お よ び( 0 0 i ) C 上 の G
･
3
2 5( d) に 示す よ う に( 0 0
-
.
般 に( 0 0 王) N を 持 つ よ う に G
一
､
傾向がある た め
る よう に( 0 0
F ig 2 4
-
､
が現 れ る
成長 は ( 0 0
,
･
負の 電荷を持 つ
べ
静 電 結合 力 の 総 和 を 計算す る と
Si 原 子 周 辺 の
原 子 が 交 互 に 最 密充填 し
a
C ( N S i 3) 四 面体 を 形成す る ｡
最終的 に( 0 0
い
G
､
が 形成 さ れ る
･
､
こ こ で はN
が 最密充填 を 形成す る よ う に N 原 子 三 角形 上 に 析 出す る
(0 0 i )C 上
し
i)C に 比
･
て表
っ
.
基底面 と 同 じN 原 子 の 最密充填面 を 成 す
原 子層 で 構 成 さ れ た(0 0
a
.
,
ン のG
( 0 0 1) G
そ の 値 に は0 6 5
､
サ イ ト に 配 位 したS i( N C 3) 四 面体 を 形成 す る と 考え ら れ る
オ
a
5 5 で あり
グ の 定義 に基 づ
ン
･
き 静 電 結 合 力 の 4 に 近 い 後者 が 選択 さ れ
べ
リ
ー
成長 の 第 1 段 階 で は 電気 陰性度 が 3 0 4 と
N
a
後者 は( 4 / 4) × 3 +( 3 / 4)
､
.
子 が 本来 の C 原子
3
5 25
=
｡
G
｡
.
1) S i の 場合 は( 0 0
･
､
2
､
ポ
｡
は( 0 0 i ) C 面 と なる か に よ
1) S i 面 あ る い
･
を 引き つ け や す い と 考え られ る た め
階 で は Si
成長 モ デ ル を 示す
.
高 い N 原子 が 表 面 に 析 出 す る と 考 え ら れる
( 4 / 4)
N
a
34
成長 モ デ ル【 】
N
a
S i お よ びC の 電 気陰性 度 は そ れ ぞ れ1 9 0
､
そ
｡
基板 上
基板 上 の G
-
.
い
-
1) 6 H S i C
･
-
1) 6 H S i C
･
い
た
｡
軸が
る と( 0 0
しか し
こ の モ デ ル と は逆 の
ら【3 6 】は( 0 0
･
1) A 1
2
･
､
一
致す
1) G
S
a
a s a
､
ki
極性 の 関 係
0
3
基板上
の
(0 0
ら
･
1) A l
x
G
の 解釈 と
al
-
Ⅹ
N の
して
成 長 で( 0 0
M
､
c c a nl e y
で 発 生 する ｡
層となり
a
a
､
そ
の
結果
そ
､
お よ びH
-
後 者 は( 2 / 4) × 6 3 と な る
ー
=
･
い
-
｡
リ
ン
b
ら【3 8) は 成長 中 に 発 生 す るI II
.
a
･
-
4 2 6 に示 す よう にN
-
これ
る｡
Ⅴ 族 窒 化 物 特有
3
っ
て 引 き起
サ イ トに 不 純
原 子 に 6 配 位 し た 酸 素 人 面体 が 形 成 さ れ る
下 部 の( 0 0
､
Fig 2
､
-
い
が酸 素 の 混 入に よ
d a ri e s ; I D B)
o u n
る｡ ID B は
原子 がG
こ こで
｡
a r ri s
｡ m ai n
.
原子 の 静 電結合力 を ポ
-
の0
d
両 方 が 出現す る こ と を 報 告 し て
の
･
Fig 2 4 2 6
､
極性 が 逆転す る
はⅠⅠⅠ Ⅴ 族窒化物 の(0 0
と(0 0 i ) N
7】
ら13
さ れ る 現象 で あ る と 報告 さ れ て
2
物 の 0 イ オ ン が析 出 し
G
1)G
(I n v ｡ r Si ｡ n
の 極 性 の 逆転 し た 粒界
こ
･
･
1) G
は上 部 に 向 か う に 従 い( 0 0 i ) N が 表面
グ の 第 2 則 で 計算す る と
55
-
) 四 面体 とG a( 0 6) 人 面体 の 各
3
前者 は( 2 / 4) + (3 / 4 ) × 3 2
=
､
1) 面 に 安定 に 析 出 す る と 考え ら れる ｡
ー
N
,
原 子 の 価数
a
と
･
a
界面 を 形 成す る G a (0
こ れ ら は どち ら もG
こ
"
3
"
に ほ ぼ等し
い
ため
･
､
7 5
､
IDB
(d)
( c)
Fi g 2 ヰ 2 5
.
G
ro w
Of
SiC
to
G
-
.
N b
d el of ( 0 0 1) G
･
s u b st r at e
ste
ond s
a
m o
ak e
m
2 nd
b
th
p
1
on
ds
( c): G
a
at o m s
-
d
st e p
s
一
an
(d): N
a nd
56
N
;
( a): S i
-
te
ina
l
rm
(b): N a t o m s c o m e
d Si( N C 3) t e t r a h e d r a
st s te p
Si N b
3 rd
o n
.
a
G
a
-
N
4
,
co m e
at o m s
to
m ak e
co m e
t et r a h e d
r a
.
to
N G
-
m
a
ak e
.
○
F ig 2 4 2 6
-
.
-
‥
N
:
G
● d
血
a
at o m
T he 血
ID B
0
血
:
an
p rD
ge
Of s u
∝
血 ere
∝ 喝
出 血 血 劇y
at o m s
血
0 O
57
O
G
a
d 血 at d
.
ー
p
-
h ri t y th
rt) u
ato m s
両地
s
gh
aI℃
k
O
2
4
-
2
4
-
(1
01i
1 1) s pi
-
N の
a
Fi g 2 4 2 8 に ス
-
-
.
.
,
,
≒d
( d 2)
J+
%
チは
一
2
4
の
1 3 1 %
.
5%
d
､
1 1) M g A 1 2 0
入り
ミス
､
ま とめ る
は
､
(1
の0
4
マ ッ
d
､
,
=
2
d
r
との A
3
るが
､
2 8 6 5
.
D M
れはM
Fig 2
､
.
-
0
g A12
1) G
･
4
ビタ キ シ
エ
,
2
=
J
な 関係
56 9
Å
.
ヤ ル
d
､
回軸 が あ る
･
a
【i o l ト 【1
､
す る 各0 原子 間 距
間で 2 4
'
dl d
-
､
1
N / / ( 1 1 1) M g A 1 2 0
･
13
の ミス マ
4
を 求 め る と どれ も 0
E A D M
､
1) G
a
ッ
｡
｡
ミス
･
4 2 %
原 子 間距離 の 9 倍 の 長 さ
N のN
長 さ が ほ ぼ 等 しく な る
チ に よ る 歪 み が 緩和 さ れる と 考え ら れ る
ので
2
､
格子定数 か ら 単純 に 計算 した 0 原
の
また
-
の
の
を そ れ ぞ れ 計算 す る と
4 2 9 に 示 す よ う に( 0 0
原 子 間 距離1 0 倍
逆
､
Å だ け の 配 列 の 2 種類 が 存 在 し
1 1】方 向 に3
｡
,
1 1) s p i n el の
､
こ れ らく0 1 王〉 方向 に 配
｡
面
｡
す な わ ち 美空 間 で
｡
とな る ため (1
0
およ びそ
､
｡
こ
た
っ
A l20
g
が 成長 して お り
N
a
厳 密 に は【0 1 i】方向 に d
､
.
い
1) G
･
(( 1 1 1 ) M
｡
間 で 1 3 3 % と なる ( 0 0
,
ン 写真
ョ
この
間 に1
マ ッ
チ
つ
の
の 値 をT
刃 状転位 が
a
ble 2
-
4
-
5 に
｡
基板 と G
1) M g A 1 2 0
配列と
シ
ッ
軸 が 平行 で あ
*
原子 配 列
N の
a
レセ
軸 と の な す角 が3 0
l
て 算 出 した も の で あ る
い
値となり
い
a l
基 板面 に 対 し 垂 直 の【1
と 言わ れ て
.
と 非常 に 小 さ
N の
a
プ
の
基板 上 に は( 0 0
も 同 様 な0 原 子 間 距 離 を 有す る
子 間 の 距離( 2 8 9 Å) を 用
と(1
つ
.
.
n el
最表面の 原 子配列 は
=
般 的 に9
1 )G
･
N のa
a
原子 間距離 ( d l 3 1 8 9 Å)
間で1
,
-
て
つ い
N のN
a
dl d
､
3
3 9】
方位関係(
軸 が 平行 に 配 す る こ と に な る
の 関係 に あ る ｡
,
d
i o 】方向 に
離とG
1)G
･
Å の 0 原 子間距離 を 持
3 1 47
=
3
1 1) s p i
王〉と(0 0
の <f 2
は( 0 0
(1
ピ ネ ル 基 板 お よ びG
1 1) M g A 1 2 0
(1
｡
al
〉
g A 1 20 4 の
を 成長 さ せ た 試料
N
a
2 0】
成長 脾
N
a
2 7 に 示す ｡
-
n el
の く王2 i
n el
1) G
･
〉
を示す
2 4
.
のG
薄膜 と( 1 1 1) M
N
a
基板 上 に G
4
て( 1 1 1 ) s pi
い
と( 0 0
く
G
) をF i g
ー
空間にお
､
1
-
1 1) M g A 1 2 0
0 レイヤ
は (1
5
-
ピネ ル 基板 上
ス
5
-
4
a
N
エ
ビ レイ ヤ
ー
の
努 開 面 の 方位 関 係 は
基板 面内 で そ の 努 開線 が 完全 に
1 1) 基板 面 に 対
し5
0
5
致す る
一
の 斜 め努 開 と な る ｡
ー
58
-
｡
､
F ig 2
しか し
.
､
-
4
-
3 0 に示
す よ う に( 1
1
基板 の 努開面 で あ る( 1 0 0 ) 置
[2 H 】M
Fi g 2 4 2 7 P
-
･
-
i
re c e s s
o n
ph
ot o
g
ph
r a
ー
59
g Al2 0
of
-
(00
4
･
1) G
a
N //( 1 1 1) M g A 1 2 0
4
.
dl
A】
( b)
( a)
( c)
F ig 2 4 2 8
-
.
-
E pi t a x y
of
0 4
e ct
i o n
P
.
r
d
( b) : ( 0 0
r el a
S u
ti
b
･
(0 0
1) G
tr
ate
1) G
a
N
-
,
w ee n
.
60
-
a
N
(1
o n
( a) : ( 1
o n
b t
o n s hi p
s
･
1 1) M g A 1 2 0 4
a nd
( c) :
th
pil
e e
1 1) M g A 1 2
a
,
e P it a x i al
yer
a nd
th
e
N in
e
ti
1 七n d
Fi g 2 4 2 9
-
.
-
A
G
cr
a
m es
m 癌$
G
a
0
-
-
G
a
di s t
O di s 也 n
l 1 0 g r a p hi c
y st a
N gr
o w n
-
th
on
6 l･
-
an C e O f
G
N
a
庸一ば 寧P n ￠ 1
c r o s s s e c ti o n
e
( 1 1 1) s p i n
m o
el s u
dd
of
b str ate
.
T
F il
(0 0
･
m
s
a
o n
bl e 2 4 5 E A D M
-
s
u
b st r at e
a n
-
d A D M fo
D i r e c ti
s
1) G a N / /( 1 1 1) M g A 1 2 0 4
く1
00
〉G
a
(0 0 1) G a N / /( 1 1 1) M
･
r
A to
o n s
N // <0 1T
〉M
g A 12 0 4
i
m
c
d i st
=
d l
=
d l
=
3 18 9 d 1
.
=
3 189
.
3 189
.
,
,
d 2
t
=
t
=
2 5 69
9
10
24 1
0 42
3 147
9
10
1 33
0 4 2
2 8 65
9
10
1 3 3
0 42
.
･
-
-
.
ns
hi p
( 0 0 1) G a N
･
of
cl e a v a g e
a nd
( 1 1 1) M
-
62
-
pl a
g A 1 20
.
A D M ( %)
'
( 1 丁 0) G a N
F i g 2 4 3 0 R el a ti o
4
Ⅰ
.
d 3
0
Ⅰ
.
,
2
( Å)
a n c e
,
d l
g A1
n es
4
.
b et
w e e n
.
E A D M ( %)
2
-
(1
4
5
-
M
ある
4
1 1) M g A 1 2 0
基板
る
また
｡
M g O
､
0 原 子 充填層間 の 距 離 は
｡
体と A lO
人 面体 を 含 む 層 が 広
6
のG
3 9】
成長 モ デ ル【
N
a
｡
に示 すよう に
-
い
基 板上
4
最 表 面 は 0 原 子 で 最密充 填 さ れ た 努 開面 で あ る ( 1 1 1 ) M
の
2 4 3 1)
-
.
原子が占めて
g
(1
1 1 )M g A 1 2 0
断面 図 ( F i g
の
2
-
AlO 6
､
い
酸素 人 面体 お よ び 酸素 四 面 体 に そ れ ぞ れ A l お よ び
､
四 面 体 は 頂 点 が【1
4
努開 に よ
､
後者 の 層 で 努 閲 し た 表 面 層 を 持 つ と 考 え られ る
成長 モ デ ル
3 2 ( a ) ( b))
つ
一
一
で
し
､
､
ス
｡
第
段 階 で はG
一
は 最 も小 さ
ピ ネ ル 本来
従っ て
ピネ ル
､
の Al
子配列 を 形成す る ( F i g
2 4 3 2( d)
-
.
-
つ
一
2
.
-
4 3 2( c))
( e))
-
｡
そ
の
,
の0
3
このG
｡
a
､
M gO
四面
4
基板は
g A1 20 4
3
+
a
原子 は第二 段階でN 原 子 を
析 出サ イ ト は
後 はG
63
-
a
､
N
､
の0
,
d
1
段 階 で G a( N
原 子 は 最密充 填 し
｡
､
-
4
-
原 子 間 距離 を 有 す る 0 原 子 三 角 形 上
こ こ で は第2
-
-
得 ら れ る( 1 1 1 ) M
べ
.
のG
｡
て 析 出 した N
い
て
っ
る層に比
い
｡
を 示 し たd
もう
ト 【H f] 方 向 と 対 向 し た 2 種類 が
種類 の 0 原 子 三 角 形 上 に 析 出 す る ( F i g 2
二
原子サイ トであ る
第2 段階にお
成長す る ( F i g
が
原 子の サイ トである
のM g
,
ス
3 +
a
い A D M
G a( N 0 3) 四面 体 を 形 成 す る ｡
る 箇所 で
る｡
の
11
人 面体 だ け で 構 成 さ れ て
従っ て
｡
g A 1 20 4
､
G
a
3
,
つ
一
配
原子 間 距離 を 有す
0 3) 人 面体 を 形 成 す
N の( 0 0
･
1)
面と同 じの 原
原子 が 順 次 に 析 出 し ( 0 0
､
･
1) G
a
N
が
[1 1 1] s pi n e l
b p
F ig 2 4 3 1
-
.
-
C
su
血 ce
r o s s S e C ti o n
-
( 1 1 1) M
g A 12 0
-
64
( 2 1 1)
pl a
4
一
n e
p e rp
.
en
di c u l a r t o
G
1 1 1 0】s pi n el
【l 1 0】
s pi n el
( a)
.
( d)
( c)
[1 1 0】sp i n eI
F ig 2 - 4 - 3 2
( b)
t l l O】s pi n e l
‖ 叩 s pi n el
G
th
r o w
(b): G
d ep
d ep
g
m o
ato m s
a
it e d t
o
it e d
o n
o s
o s
e n e r at e
t
o
d el
m a
k
o
m a
e
th e
k
i t ed
o s
th e
e
G
a
N
s
pi
l
o s e st
N
p
ac
s m
at c
mi
e
o n
s
c
S
; ( a):
･
th e
d b y th
( e)
f (0 0 1 X; a N
d ep
a
p
f
u r a c e
l
n e
ac
s u
.
t ru C t u r e
-
s
.
65
-
e r
te p
th
of
t r at e
s
ki n g l a
ki n g l a y
h F i n al
b
s
(
ye r
2
.
.
e s u
b
d
s
n
3 rd
s
hi ft e d
t
) N
d G
e :
an
o
t r at e
s
te p
te p
1 st
( 》N
(d):
la
r e
a
.
x
at o m s
st e
p
at o m s
c
G
a
th
e
at o m s
dep
s
tr a
i n
it e d
o s
2
4
-
5
-
3
-
G
0 0) M g A 1 2 0
(1
0 レイ ヤ
基板 上 にG
4
) をFi g
ー
薄膜 と( 1 0 0 ) M
N
a
-
-
は 異 な る 面内方位 関係 を 持
は
う
方 の(0 0
一
､
方 の( 0 0
一
した
｡
なる
｡
1) G
･
1) G
･
( 以 下G
N
a
すな わち 実空 間 で は
( 1 0 0)
( 1 0 0) M
M gA 1
2
0
面 内 方位関係 を 持
エ
1) G
ビ
a
レイヤ
g A1 20 4
l O】G
と
N のN
a
G
､
E A D M はG
a
a
90
､
0
(d2
=
の
｡
に 対 し どち ら も 面 内 で 9 0
5 52 4
.
また
しか し
｡
a
て
､
【1 1 0】G
･
つ
か重 な
すと 考え ら れ る
｡
また
N
0 0) M
､
g A 1 20 4
G
a
っ
-
.
4
① お よ び( 1
である
判明 し た ( F i g
しか し
2 4 3 5)
-
.
｡
､
マ ッ
7 %
N / / く0 1 王〉M g A 1 2 0
a
た
っ
また
｡
原子 間 距離 の 2 8 倍
の0
0 0) M
0
4
基板
の
-
｡
一
66
-
-
従っ て
｡
､
G
N
a
同価 な
つ
た 6 回 対称 を
っ
､
エ
努 開面 は
5
0
の
平行 に 配 す る【
｡
の
,
=
1
5 71 6
.
この
､
Å)
方位関係 の
× 1 0T 2 %
長さ で9 3
.
と 同 じ値 を 示 し た
4
基板と
努開線 は 基 板面内 で 1
と
.
ビ
エ
レイ
こ の よ う な 成長 の 場合 は ブ リ
g A 1 2
0
で は E A D M が0 4 2 % と な り
4
-
､
を示
4 3 4 に示す｡
原子 間 距離 ( d
とな
N / /[ 0 1 1】M g A 1 2 0
a
チ を 計算す る
g A 1 2 0 4 の0
最小値 3 3
O
に 同価 な 方位関係 に な ら ず
い
.
て 表記 さ れ る ｡
-
回 転 し た位 置 関係 を持
F i g 2 4 3 4( d) に 示 す よ う に 基板 と
-
2
,
お よ びも
､
軸 の な す角 が 共 に 1 5
.
面
｡
基板 と の ミ ス
を 面 内方位 関係 に 別 し て 結 晶構 造 図を 合 わ せ る と
的に い く
0
① お よ び ② は互
N
M g A 1 20
､
軸 の な す角
｡
方位関係
の
② の 各 a l 軸 の な す角 は9 0
N
a
◆
■
a2
基 板 の 対 称性 と は 異 な
､
Å) と【0 1 f ] M
成長 の く1 0 0 〉G
-
1) G
の
4
逆空 間 で
｡
A 1 20
g
基 板上 に
gA120 4
回 転 さ せ て も 同 じ原子 配 列 を 成す
こ の 基 板上 で の
､
･
た
い
表 面 の 原 子 配 列 の 関係 を F i g
N の
こ れ らG
､
b l e 2 4 6 に ま とめ る ｡
-
a
0
g A12
g A1 20 4 の al
①お よ び( 0 0
N
a
が 成長 し て
N
粒界 を 発 生 す る こ と に な る
値 を示 す
基 板上
g A 1 20 4
1) G
原 子 間 距離 の 2 9 倍
N のN
い
1 )G
･
軸 と( 1 0 0) M
る こ と にな る
い
原 子 間距 離
とさ らに小さ
の 値 をT
･
■
a2
2
a
軸 と( 1 0 0 ) M
■
のa
① の 場合 だ け に 絞 っ
N
a
を 計算 す る と
のA D M
( 1 1 1) M
て
っ
に は 多く の
ー
こ こで
i
(0 0
､
が 有す る こ と か ら
N
②)
は 4 回対 称を 有 し
g A1 20 4
､
･
N
a
①)
N
お よ び( 0 0
4
①お よ び ② は (1 0 0 ) M
(0 0
･
( 以 下G a
N
a
((1 0 0 ) M
ン写真
ョ
､
た2 種 類 の( 0 0 1) G
っ
レセ ッ シ
面内方位 関係 を 検 討 し た 結果 (1 0 0 ) M
2 4 3 3 に 示す｡
.
方位関係
を 成長 さ せ た 試料 の プ
N
a
gA120 4 の
､
ッ
ビ レイ ヤ
ヤ
ー
の
ミス
｡
ー
原子
チ
マ ッ
の
原子配列
の
内
､
選択
ジ タ イ プ の 成長 を 起
そ れ ぞ れ( 1 f
開き が 生 じ
一
､
･
､
0) G
a
N
､
こ
(1
致しない こ とが
*
α2
Fig 2 4 3 3 P
-
･
-
r e c e s si o n
ph
o
一
to
g
67
r a
一
M g A l2 0
ph
of
4
( 0 0 l) G
●
a
N //( 1 0
) M g Al
2
0
4
.
㈲
【1 1 叫; t N
㈲
(c)
(d)
F ig 2 4 3 4 E p it a x y
･
.
-
of
( 0 0 1) G a N o n ( 1 0 0) M g A l 2 0 4
P r d e c ti o n o n ( a) : ( 1 0 0) M g A 1 2 0 4 ( b) : ( 0 0
1) G a N ① ( c): (0 0 1) G a N ② a n d ( d) : e p it a x i a l
r e l a ti o n s hi p
b e t w e e n ( 1 0 0) M g A 1 2 0 4 an d
( 1 0 0) M g A 1 2 0 4 a n d ( 0 0 1) G a N
･
.
,
･
,
,
･
.
-
68
-
･
T
Fil m s o n
(0 0
･
a ble
s u b st r
2 4 6 E A D M
-
a nd
-
at e s
D i r e cti o n
1) G a N / /( 1 0 0) M g A は) 4
【1 1 0) G
a
【1 1 0] G
A D M fo
r
s
A to
N / /[ 0 1 1】M g A l 曲
a
･
mic
d is t a n
3 1 89 d 1
'
dl
N / /[0 1 1】M g A 1 2 C h
( 0 0 1) G a N / /( 1 0 0) M
d 2
=
.
5 5 24
=
=
,
.
･
,
d 1
( Å)
I
c e
5 7 16
.
=
5 716
.
,
I
9
5
29
28
( 11 0) G a N
●
Fi g 2 4 3 5 R el a it
-
-
.
o n s hi p
(0 0 1) G a N
･
of cl e a v a g e
a n
d
-
(1 0 0) M
69
-
pl
an e S
g A l 幻4
b et w
.
g A l2 0
ee n
( %)
A D M
･
44 2 1
.
-
3 3 7
.
4
.
E A D M ( %)
0 4 2
.
9 3 ×1 0
.
-
2
2
4
-
(1
出す る
-
5
4
-
( 1 0 0) M
0 0) M g A 1 2 0
( F ig
前者 は( 2 / 4)
G
a
原子
3 6 (b))
びG
a
そ
-
る 可 能性 が あ る ｡
｡
ここでポ
× 2 + ( 3 / 4) × 1
"
基 板上
4
基板 上 の 成 長 で は
4
2 4 3 6( a))
-
.
A 12 0
g
"
後
の
リ
ー
1 75
=
ま ず最 表面
グ の 第2 則か ら
後者 は( 2 / 4)
､
.
､
原子 層 上
の0
a
G
× 2 +( 3 / 4) × 3
続 い て 第 3 段 階 で はそ れ ぞ れ の N 原子 の 上 にG
原子
の
を 形成 す る
3
上 にN
( F ig
.
が 3 個ずつ 析出し
2 4 3 6 ( c) ( d))
-
.
せ られ 面内 に 若干 シ
型 の(0 0
1) G
･
また
､
a
-
フ
-
トす る
｡
結晶 が 成長す る
N
この
後者 が 選択 さ れ
3
｡
い
｡
､
この
N
､
a
3
+
.
が1 個ずつ
こ
･
､
本来 の
( F ig
.
第4 段 階で は
､
2
-
4
-
再
､
ー
ク
原子 は N 原子 に 引 き 寄
a
ウル ツ
､
成長 が 発現す る と 考 え ら れ る
タイ プの
こ の 場 合 は ブリ
と が 懸念 さ れる
て
ア
イト
･
個 の N 原子 に よ る 三 角形 が 面内 で 容易 に 回 転 で き る た め
が 発生 す る
っ
､
ジ 構造 は 成長 の 初期段階 で なく 第 4 段 階 で 形成 さ れ る 上
｡
よ
､
原 子 が 支 点 と なる た め ( 0 1 2) A 1 2 0 3 基板
3
ッ
ジ
a
ブリ
ま な い こ と が 考えら れ る
が析
｡
の
ッ
3 2 5 とな る｡
時点 で 第 3 段 階 で 析 出 し たG
のG
N
=
は 3 個析 出 す る と し た
上
a
+
が 1 個 又 は 3 個析出す
第 3 と 第 4 段 階 の 析 出が 繰り 返 さ れ
以降
3
面内 は G a お よ ぼ N 原 子 で 構 成 さ れ た ネ ッ ト ワ
成長 で は 第 1 段 階 で 析 出 したG
成 長と 同 じよう に ブリ
､
3
a
原子 の 静電結 合力 を 計算 す る と
a
結合力
サ イ ト にG
のM g の
原 子 の 上 にN
の
3
に 最も 近
成長 モ デ ル
N
a
第 2 段 階で はG
､
ン
､
のG
ッ
ジが 途切 れ
｡
ー
70
-
､
､
G
ブリ
a
N
エ
､
ッ
しかし
｡
､
こ
第 2 段 階 で 形 成 さ れる
ジ
の
形成 が 理 想的 に 進
ビ レイ ヤ
ー
に 転位 や 粒界
( b)
( a)
ヽ
_
三
虐
† ＼
G
･
一
N
a
ヽ
こ
ヽ
刃
0
( c)
F ig 2 4 3 6
-
.
-
( d)
G
th
ro w
re e
3 rd
st e p
at o m s
m ak e
(0 0
of
･
1) G
d e p o sit e d a m o n g O
N a t o m s d e p o sit e d
at o m s
Th
m o d el
.
( c): G
4t h
th
step
at o m s
a
( d) : G
e c l o s e st
ー
p
71
ac
-
a
a
N ; 1 st
at o m s
e ach
on
dep
2
.
n
d
G
o sit e d
d ep
ato m s
ki n g l a y
e r
.
(わ: G a
s t e p ( b) :
st e p
a
at o m s
ab o v e
N
o sit e d
to
.
2
4
-
Si
S i 基 板上 の G
6
-
基 板上
のG
N
a
∼
成長 が 行 わ れ て
N
a
700
と を 指摘 し
較 を 考慮 し
2
-
(1
エ
ビ
2 3】
る【
O h
｡
a
N
1 1) S i 基 板 上 の G
a
4
6
-
ー
-
の
1
.
N
と な る ため
ヘ
､
原 子間 距離
ロ
さ れ る と 考え られ る
また
､
Si
(dl
こ の
｡
.
界面 で
( F ig
基板 お よ びG
ら は 基板 面 内 で3 0
0
の
る
い
ここで
｡
a
集積化 を 期待 し て
は
が 成長す る
N
a
な どに よ
が 成長す る が
N
N に は生
a
の
M O C V D やM B E
立 方晶 の G
､
て 主 に 考察す る
.
=
方位 関係 で
､
とな る
ビタ キシ
エ
は
のE A D M
a
bl
と も報
こ
成温度 の 違 い が あ る
他種 の 基 板材料 と の 比
､
｡
e
N
､
な 関係 を F i g 2
.
原 子 間 距離
2 4 7)
-
ヤ ル
間距離 ( d
l O】
Si の Si 原 子
(T
5 00
また
-
｡
､
,
=
1
3 8 4)
.
倍
の 6
､
基板と
｡
ヰ 3 7 に示
と
のA D M
S i 原 子 間距
こ の( 1 1 1 ) S i の よ う に
界面 を 構 成す る 拡 張 原 子 間距 離あ た り の 原 子 数 が N > S i
刃 状転位
2 ヰ 3 8)
a
と【
i
.
438 %
の
3 1 8 9)
､
っ
4 0]
お よ びそ れ ら の
､
値 に なる 場合 は
テ
い
､
と
ス
成長 で は 基 板 面 内 で【1 0 0 】G a N と【f l O 】S i が 平行 に 配 す る
-
の 値 が負 の
つ
イ
般 に 六 方晶 の G
一
､
薄膜 と( 1 1 1)S i の 方位関係(
と 計算 さ れる
1 7 0 %
成長 モ デ ル に
表面 の 原 子 配 列
N のN
a
G
られ
い
ら【4 0] は 六 方晶 お よ び立 方晶 の G
s a to
離の 5 倍の 長さに お い て 0
A D M
Si 基 板 上 に は
｡
こ れ を 基 に 成長 モ デ ル を 構築 し て
､
六 方晶G
､
レイヤ
-
い
2 1. 2 3】
Si デ バ
､
基 板 に は( 1 1 1 )S i や(1 0 0)S i が 用
N の
｡
､
節で 述 べ たよう に
2
-
｡
a
す 【1 0 0】G
は
成長
℃ 程度 の 減圧 下 で( 1 0 0 )S i 基 板 上 に 成長 を 行 う と
21
告 さ れ て い る【
こ
N
成長 は 第 2
研 究 さ れ た 背景 が あ る
てG
a
の
向き が エ ビ レ イ ヤ
か ら 基 板界 面 に 向 か
ー
て 挿入
っ
｡
N の努開は
開き があ る た め
そ れ ぞ れ( 1
一
1 0)S i
と( 1 i
致 しな い ( F i g
一
72
-
0) G
2 4 3 9)
-
.
･
a
-
｡
N である｡
しかし
､
それ
( a)
( b)
( c)
Fig 2 4 3 7
-
.
-
E p it a x y
P r qj e c ti o
an
e
( 0 0 1 ) G a N o n ( 1 1 1 ) Si
n
o
( a) : ( 1 1 1) S i ( b): ( 0 0 1) G a N
o
n
f
･
.
･
,
d ( c) : e pi t a xi al
p il a y
er
a n
r el a ti o n a s
d th
-
e
b st r at e
s u
73
hi p b et
-
.
w ee n
th
,
e
Si x ti
F ig 2 4 3 8
･
.
-
A
c ro s s
G a G a di s t
Of G a N
m es
s e cti o n
-
of
-
g
r o w
74
-
th
m o
【0 1 0】G a N
an C e
=
d el : ( 0 0 1 ) G
･
a
N / /( 1 1 1 ) Si
.
T
F il
(0 0
m
･
s
a bl e 2
o n
1) G
a
s u
-
4 7 E A D M
b st r a t
-
Di
e s
N / /( 1 1 1)S i
[0
a n
d A D M fo
r e c ti o n s
A to
1 0] G a N / /[1 1 0 ]S i
d l
m
･
i c d i st
3 1 89
=
( 0 0 1 ) G a N //( 1 1 1) S i
r
.
'
,
( Å)
Ⅰ
Ⅰ
3 84
6
5
a n c e
d 1
=
.
,
A D M ( %)
-
17 0
.
( 1 T 旬) G a N
Fi g 2 4 3 9
-
.
-
R e l a ti o
b et
n s
w e e n
hi p
of
( 0 0 1) G a N
･
-
75
-
cl e a v a g e
a n
d
pl
( 1 1 1)Si
a nes
.
.
E A D M ( %)
-
0 4 38
.
2
4
-
-
6
1 1) S i
(1
2
-
(1
1 1) S i 基 板 上 の G
a
40
成長 モ デ ル【 】
N
基 板 の 表面 は 全 て S i 原 子 で 構 成 さ れ て
定 に 析 出 す る 原 子 を 電 気 陰性度 か ら 判 断す る
1 8 1
.
35
3 0 4 で あ る【 l ｡
､
られ る
子
の
.
こ
｡
よ
れに基 づくと
て
っ
Si
､
成長 の 第 1 段 階 で はN
､
-
.
4
-
子 は 原 子 間 距 離 を 短く す る 方向 に シ
ツ ア
成す る
第 3 段 階 で はF i g
3 +
､
N
原子
の
がS i
､
a
各 電 気 陰性 度 は 1
イオ
.
ン がN
-
4
-
2 4 4 0 (c) に 示 す よ う に G
-
.
-
原 子 上 に 3 個 配位 する
4 0 ( d))
｡
そ の 後 は第 3
こ
､
とで
76
､
a
3
+
｡
原 子 直上 に N
a
N の
時
こ の
-
G
-
90
､
最も安定 あ る と 考え
､
ン
イオ
が N(S i G
,
3
･
､
1) G
イオ
ン
G
a
a
N
3 +
)
a 3
ン は六
イオ
面 の 基礎 を形
が 1 個 配位 し
基 本構 造 と な る N G
a 4
､
四 面体 を
第 4 段 階 の 析出 を 繰り 返 す こ と で( 0 0
｡
-
a
･
原子 構 造 を 継承す る よ う に 各S i 原
2 4 4 0( b))
-
.
成長 の 第 1 段 階 で 安
原子間距離 に 近 づ く よ う に 析 出 原
N の
a
( Fig
トす る
N
第 2 段 階 で はG
｡
G
の
､
形 成す る ( F i g 2
が 成長す る
a
こ こ でG
イ ト型 構 造 の 最密充填 面 を 形成す る よ う に 析 出 し ( 0 0
方晶 ウ ル
a
フ
3
4 0( a))
四 面体 を 形 成 す る よ う に N 原 子上 に 3 個 配 位 し
続 い てG
G
､
｡
原子 と N 原子 と の 結合 が こ の 場合
直 上 に 析 出す る と 考え ら れ る ( F i g 2
｡
Si
｡
る
い
･
1 )G
a
N
( c)
Fi g 2 4 4 0 G
-
.
-
( d)
( 1 1 1) S i 1 st st e p ( a) : N
at o m s d e p o sit o n Si at o m s 2 n d st e p ( b) : G a at o m s b o n d
W it h t h e j u st d e p o sit e d
N a t o m s t o f o rm
N( Si G a 3)
t et r a h e d r a T h e N a t o m s s hift t o c e n t e r o f G a t r
i an g
l e
3 r d st 印 ( c): N at o m s l ∝ at e O n G a a t o m s d e p o sit e d
b ef o r e 4 t h st e p ( d) : G a a t o m s b o n d w it h N a t o m s t o f o rm
ro w
th
m o
d el
of
( 0 0 1) G a N
･
o n
.
.
,
.
.
N G
a
4 te
r a
hed
r a
.
-
77
-
.
2
-
4
-
6
-
3
G
a
薄膜 と( 1 0 0 )S i
N
( 1 0 0)S i 基板 上 の( 0 0 1) G
･
平行 に 配 す る
した が
､
この
-
N
成長 で は
面内方位関係 がS i
､
の
に は 表面 の 原 子 配列 お よ び そ れ ら
Fig 2 4 41
｡
a
40
の 方 位関係【 )
-
.
場合 は( 1 0 0 ) M
基板 と 同様 な ブ リ
g A 1 20 4
図中 で は 黒丸 で 示 し た 原 子 が そ の ブ リ
ジ
ッ
ジ
･
支点 と なる
は
支点 に 相当す る 原子 間 の 距 離 が 拡張原子 間距 離 に 相当 し
さ れる
上
｡
もう
の 成長 で の
ま た (1
､
にお
い
一
の
方 の【2 1 0) G a N / /( 1 0 0] S i で は 支点間距離 が A
最小 値 を示 した ( T a b l e 2
1 0)S i
と( 1 f 0 ) G
･
て 努開線 に 1 5
0
の
a
-
4 8)
a
N の【
0 1 0]
ビタ キシ
ヤル
D M
､
｡
【0 1 0】G
そ
のE A D M
-
-
に 相当 し
､
.
1 6 % とこ の
.
｡
N の 各努 開面 の
開き が あ る た め
一
､
方 位関係 は
鼓しな い
F i g 2 4 4 2 に 示す よ う に 基板 面
-
､
-
.
｡
･
.
●
,
y
er
a n
d th
e
s u
基板
-
E p it a x y o f ( 0 0 1) G a N o n (0 0 1) S i P r qj e c ti o n o n ( a) : ( 1 0 0) Si
(b): ( 0 0 1 X ; a N a n d (c): e p it a x i al r el a ti o n a s h ip b et w e e n t h e
e p il a
な 関係 を 示
は2 5 % と 計算
( c)
･
2 1 0) が
【
N / /【0 1 0】S i で
a
( a)
Fi g 2 4 4 1
､
タ イ プ の 成長を示す と 考 え ら
｡
､
軸 にG
の エ
れる
ッ
a
b st r ate
-
78
.
-
,
T
F il
(0 0
m
･
s
o n
1) G
a
s u
a ble
b s t r at e
2 4 8 E A D M
a nd
-
-
Di
s
N / /( 1 0 0) Si
r e cti o n s
(0 1 0] G
【2 1 0) G
A D M fo
A to
a
N / /( 0 1 0]S i
dl
a
N / /( 1 0 0)S i
dl
=
ic dista
m
3 1 89 d
.
=
'
1
,
5 5 18
.
'
,
d 1
r
(0 0 1) G a N / /( 1 0 0 )Si
･
( Å)
I
n c e
=
5 4 31
5
3
5 43 1
1
1
.
=
I
.
,
A D M
-
( %)
4 0 3
-
-
-
-
R e l a ti o
G
a
N
an
n s hi p
d
of cl e a v a g e
( 1 0 0)S i
.
ー
79
-
pl a n
es
b et
w e e n
2 5
.
1 6
-
.
1 6
.
･
.
E A D M ( %)
.
( 1了 0) G a N
F ig 2 4 4 2
.
(0 0 1)
･
2
4
-
6
-
( 1 0 0 )S i 基 板 上
4
-
( 1 0 0)S i 基 板 上
(1
基 板上 で
1 1)S i
オ
｡
析出する
つ
合は
Oh
｡
立 方晶 の G
､
a
1
い
は
-
そ
ため
つ
の
析出 と な る
こ のG
｡
は F i g 2 4 4 3( d) に 示す よ う に
-
実線 で 囲 ん だ 3 個 の G
原子
a
引 き つ けら れ る よう に シ
析出し
N
､
(0 0
2
.
1) G
･
-
4
-
､
4 3 ( f))
そ れ は( 1 0 0)
そ
｡
後 はG
の
( Fig
M g A12 0
4
対称 で あ る の に 対 し て( 0 0
場合
､
する
｡
G
a
軸 が9 0
N のa
こ の2
イオ
る｡
い
ン
が高
ー
ジ
ッ
がG
･
い
の
a4
相 は互
発生 する こ と に な る
0
い
N
､
-
3
1)G
●
イオ
3
+
イオ
ン
理由は
つ
立 方晶 の G
そ
の
い
ために 2 個づ
､
( F ig
ン によ
a
3 +
て
っ
G
､
支点 と な る
イオ
離れ て
ン
2 4
-
.
-
析 出 し た場
a
N
成長温度
｡
a
3 +
ンは
第 3 段 階で
図中の
､
個のG
る2
い
イオ
a
原子 が
ン が 最密 充填層 を 成す よ う に
六 方晶 G
､
イ
析 出 が発生 する と
つ
の場合
六 方晶 の 成長
3
N
｡
がN 原 子 直上 に 1 個
が 安定 に 2 個 づ
ン
四 面体列 を 形成す る
イオ
(Fig
a
2 4 4 3 (e))
-
.
-
｡
次の
N の 基 底 面 を 形成す る
が 交 互 に 最 密 充 填 し な が ら積 層 し
､
｡
成長に は
N
a
a
が析 出す る
ン
-
基 板上
･
3 +
2 4 4 3 ( g) ( h))
-
.
a
イオ
タ イ プ 成長 の
第 4 段 階 で はG
｡
-
0 0)S i 基 板 上 に は
原子上 に 3 配位する ように析出し
a
3
間 に 析 出 した N
こ こ で( 1 0 0 )S i 基 板 上 の G
る｡
イオ
トす る
フ
3+
3
析 出 す る N イ オ ン が 四 面体列 を 連結 し
が 成長す る
N
a
●
原子 直 上 に 析 出 し た も の は N G
第5 段階で は
(Fig
の
3
N
､
ネルギ
エ
原 子 が ブリ
a
-
.
a
原 子 の 熱振動 が小 さ
､
与 えられ る
､
a
-
第 二 段 階 でG
こ の
､
3
(1
､
原 子 に 挟 ま れ る 形 で 析 出す る
つ のS i
成長 が 発現す る と 報告 し て
N
N
､
.
4 0】
ら【
s a to
｡
個づ
-
F i g 2 4 4 3 (c) に 示す よ う に G
､
まず
4 4 3 に 示 す｡
成長 モ デ ル と 同 様 に 電 気陰性度 の 差 か ら
る
の
-
.
は 六 方晶 の そ れ と比 較 し て 低 く
して
40
成長 モ デ ル【 】
N
成長 モ デ ル をF ig 2
N
a
次 に 第 二 段 階で は
-
づ
1)G
･
a
原 子 構 造 を 継承 す る よ う に 2
ン はS i の
4 3( a) ( b))
の
の(0 0
のG
の
一
留意 し な け れ ば な ら な い 問 題 点 が 存 在 す
つ
成長 と 同 じ よ う に ( 1 0 0 )S i 基 板 0) 面 内 の 対称性 が 4 回
N は6
､
回 対称 と 異 な る
ず れ た 面内方位 関係 を 持
っ
こ
た2 種類
に 同 価 な 方 位 関係 に な ら な い た め
｡
-
80
,
-
とで ある
､
の(0 0
エ
ビ
｡
･
こ の よ う な 関係 を 持 つ
1) G
a
レイヤ
N
ー
が 同 じ確 率 で 成長
に は多く の 粒 界 を
(り
( e)
F ig 2 4 4 3
-
G
-
.
Si t e s
o n
Si t e s t o
d
N to
o w n w a rd
te t r a h e d r a
a
.
7 th
n
d el
( 0 0 1) G a
N(S i 2 G a)
of
a t ri a n g l e
N
w
( 1 0 0) S i ( a):( 1
o n
.
it h
gl e t o c o n n e c t i s o l a t e t e t r a h e d
r
st e
p
id
( h) :
a3
N loc
.
4 th
a te s
st e
o n
p
3G
di n
c o or
a
a m
r
NG
･
( e): G
py
t ri a
m o
ke
m a
ke
m a
o w th
r
( g)
a to
m
d ep
a
a
.
o sit s
6 th
ke
3
a te
a
o n
st e p
(0
0
0 0)S i
3 rd
.
･
s u
s te p
N to
b st r at e
.
1 st
st e
( d): N l o c a t e s
m ak e
a
p
on
( h)
(b):
te tr a h e d r o n
( g): G a d e p o s it s
1) G a N s t r u c t u r e
o n
.
N t
o
N
th e
c o m
G
NG
a4
ke
a
m a
bi
nes
a to m s
a
.
5t h
w
i t h Si
.
2
d
n
t h a t s h ift f r o
st e p
(f):
cl o s e s t p a c
N
d ep
ki n g p l a
p
( c):
th e
dep
s te
m
o s it s
n
e
w
o n
G
a
o si t
G
a
it h N G
a
a4
2
-
G
れて
い
4
A
a
7
-
G
a
基 板上
s
また
る｡
立 方晶 の( 1
0 0)G
基 板上
s
のG
(1
､
N
a
A
1 1) G
が
A
a
に 配 向 し た六 方晶( 0 0 1) G
･
な 方位関係 は 見 ら れ ず
基 板上
G
の
s
は
( 1 0 0) 面 に はG
晶G
N につ い て
2
-
4
7
-
( 1 1 1) G
面上
)
,
い
1
-
A
a
成長 モ デ
s
G
a
N
､
.
Å)
D M
の ( 王1 0
をG
よ り求 め る と
a
一
､
一
面内方位関係 と ミ ス
また
1) G
4
-
方向 が G
の
開き が あり
a
軸
ヤ ル
節 の( 1 0 0 ) G
A
a
s
s
1 1) 面 お よ
｡
G
N の
a
(i o o ) A s 面 を 用
､
の( i i i ) A
基板
(1
､
s
､
(i o o) A
s
び
成長 に 関
て行わ
い
面上
の
六方
｡
面内方位関係 は
N の
のE A D M
軸と
a
(dl
=
は 0
Å)
3 189
.
また
｡
-
.
ピ ネ ル やS i 基 板
ス
､
致 し た 関係 に な る ( F i g
一
とG
となる
て
っ
a
A
のA
s
s
の( 1 1 1)
2
.
｡
また
､
4 4 4
-
-
原 子 間距 離
原 子 間 距離 の 5 倍
N
､
281 %
b l e 2 4 9 に ま と める
-
C
､
ビタ キシ
エ
4
-
で は
s
ら【4 11 は
ら
｡
刃 状 転位 が 基 板 面 に 向 か
､
一
､
s
と 計算 さ れ る
そ
､
A
a
原子 間 距離
.
致し
a
この
A
､
s
原
方位 の 界
挿入 さ れ る ( F i g
.
2
-
4 45
-
-
努開 面 の( 1 1 0) G a A s お よ び(1 f 0) G
0
7
-
の
A
a
い
方位関係
N の
a
〉
20 2 %
チをT
の
s
･
､
に 基板 面内 で 3 0
照)
マ ッ
A
a
･
N のN
面 で は(1 1 1)S i 基 板 の 場合 と 同 様 に
｡
考察す る
､
薄膜 と( 1 1 1) G
子 間 距離 の 4 倍 の 長 さが ほ ぼ
)
本研 究で は G
､
を 構築 し
ル
基板 と
して 用
( 1 0 0) G
､
oo p er
原 子 だ け で 終端 さ れ る 面極性 が 存 在す る
s
そこで
｡
基板
方位 に お け る A
戸3 9 9 7
はA
H
｡
､
第2
｡
も 検 証す る
い て
つ
た
が
N
2 4 2 6】
る【
い
基板 上 に 作 製 し たが
い
a
元 素 で 構 成 さ れ た 化合物 で あ る た め
二
基 板 上 に 成長 す る( 0 0
成長 と 同 様 に
この
｡
(d
の
と同様に
般的であ る
こ
a
s
1) G
･
原 料 の 塗 れ 性 が 良く平 坦 な 膜 が 得 や す い(f f f ) A
､
れる
一
こ の現象に
､
N や Si C
a
原子 あ る
a
す る研 究で は
とが
G
､
A
a
多 結 晶相も多 く含 ま れ て
､
成長 モ デ ル で は
A
a
成長す る と 報告 され て
ャル
を( 1 0 0) G
N
a
S i 基 板 と 同 様 に( 1 1 1) 面 や( 1 0 0) 面 を 基 板面 と
､
を基 板 と し て 用 い る と 六 方晶 の( 0 0
s
ピタ キシ
エ
成長
N
a
成長 で は
N
a
のG
敦しな
a
N の 方位関係 は
( Fi g2
い
｡
-
82
｡
-
-
4 3 9 :
-
､
( 1 1 1) S i 基板 の 場合 と 同 様
(1
1 1 )S i
基 板 の 努 開 面 図参
(b )
( a)
( c)
F ig 2 4 4 4
-
-
.
E p it a x y
( 0 0 1) G
･
S u
of
a
b str ate
N
.
(00
,
a n
･
d
( 1 1 1) G a A
P r qj e c ti o n
1) G
a
( c) :
e p it a x i al r e l a ti o n s hi p
N
o n
s
･
b et
o n
w ee n
( a): ( 1 1 1) G
th
a
A
e e p il a y e r a n
s
( b)
,
d th
e
【1 0 】G a N
←
-
ト
←
i l O】G a A
【
ト
Fi v
ー
fb
ー
ur
-
A
･
.
:
Fil
(0 0
･
m
a bl e
2 4 9 E A D M
s
o n s ub st r at e s
･
-
1) G a N //( 1 1 1) G a As
d
m es
G
d
m es
As
a
-
-
G
a
As
di s ta
f G
nc e o
di st a n
c c of
G
N
a
a
｣
-
As
一
斗
s
F ig 2 4 4 5
T
e
c r oss
(0 0
an
･
1) G
a
a
of
gr
o w
N / /( 1 1 1) G
d A D M for
N / /[ 1 1 0) G a As
d l
-
84
=
'
-
A
s
m o
d el
.
･
3 1 89 d 1
.
a
th
(0 0 1) G a N //( 1 1 1) G
A t o mi c d i s t a n c e( Å)
D i re c ti o n s
[0 1 0)G
s e c ti o n
,
=
3 9 97
.
,
Ⅰ
Ⅰ
5
4
A D M
-
a
( %)
20 2
.
A
s
.
E A D M
-
( %)
0 281
.
2 - 4 - 7 - 2
A
ため
s
析 出 サイ ト はG
階で は F ig
成す る
3
3
-
j オ
｡
ン
A
基 板上
s
A
のG
を基 板 面 と す る と
s
段 階で は正 電 荷 の G
s
のG
a
a
3 +
サ イ ト に 相当 し
2 4 4 6( b) に 示 す よ う に N
-
3
イオ
､
イ オ
上
の
G
A
､
そ
のN
が 3 配位す る こ とで
なり
､
の( 1 1 1) G
a
のG
､
G
a
お よ びN イ オ
面 上 に 成 長す る( 0 0
ま た (王i 王) A
､
ン が 表面 に 析 出す る
原子
A
s
ン
がG
原 子 直上 にG
原 子 で 終端 さ れ た(1
a
成長 モ デ ル
s
表面 は 負 の 電荷 を帯 び て
､
a
の
N
a
s
･
a
1) G
･
N
a
が 成長す る
a
( Fi g
面極性 は
､
G
a
ス で
85
､
-
,
1) G
3
a
N
原子 上 に
a
｡
の
後 は第
-
ル の
場合 は
｡
(王i 王) A
､
従
｡
原 子 で 終端 さ れ た( 0 0
｡
その
｡
面 の 基 礎を
そ
-
-
の
) 四 面体 を 形
N
2 4 4 6( d))
.
･
一
s
成長 が 発現 す る
面 を 基 板面 と し た 場合 に は( 0 0 i ) N 面 と な る
一
･
そ
｡
次の 第2 段
｡
続 い てG
､
る
-
2 4 4 6 (c))
-
.
を 基 板 面 と し た 成長 モ デ
N の
(0 0
､
配位 し
( F ig
を 入 れ 替え た プ ロ セ
1) G
トし
ンが 1
四 面体 を 形成す る
4
1 1 )G
ン
イオ
フ
G a( A
､
い
2 4 4 6( a))
-
.
配 位す る
つ
原 子 上 に 3 配位 し
3+
a
( F ig
直上 に 1 個 づ
析 出 原 子 は 最 密充填面 を 形 成 す る よ う に シ
､
第3 段階で は
表面 がG
成長 モ デ ル
N
a
第 4 段 階 の 析 出 を 繰り 返 す こ と で(0 0
､
a
一
a
-
.
また
｡
形成す る
N
a
原 子 で 終端 さ れ た( i f i ) A
成長 の 第
､
1 1) G
(1
･
1)G
っ
a
s
て
面
､
面と
( c)
F ig 2 4 4 6
-
-
G
ro w
th
at o m s
.
m o d el of
( b) :
at o m s
s hift
b
w
o n
d
( d)
N
at o m s
to
it h G
( 0 0 1) G a N
a
･
b
c e nte r
at o m s
on
of
d
G
o n
( 1 1 1) G
w
it h G
a
tr
i
to f o
r m
an
N G
e
a4
.
( c)
tetr
1 s t st e p
.
to fo
at o m s
a
gl
As
a
G
a
ah e
rm
at o m s
d
r a
.
( a) : G a a t o m s d e p o s it o n A
G a( A s N 3) t e t r a h e d r a T h e G
l o c a t e o n N a t o m s ( d) N a t o m
.
,
.
s
a
s
2
4
-
7
-
こ こで は
に
て述
つ い
方位 で はA
る
.
と
｡
､
( 1 0 0) G
a
-
4
-
､
最小値
N
a
エ
-
A
a
基板 と
内方位関係 と ミ ス
また
面内 で 1 5
か つ【0 1 0】G
､
.
を示 し
ビ レイ ヤ
マ ッ
N / / [ 0 1 0】G チA
a
後者 で は E
､
一
致し
従っ て
｡
ビ レイ ヤ
チをT
a
､
と
ー
の
開き が あ り
T
a bl e
F il
m
･
s ｡
n
2 4 10
-
S u
-
b s t r a te s
1) G a N //( 1 0 0) G a A s
一
､
の
s
ャ ル 成長す る
場合 で あ る
の
ヘ
テ
ジタ イ プ
ッ
g A 12 0 3
っ
前者 の
､
と 計算 さ れ
.
て 重 ね 合 わせ る と
､
支点 と な る 可 能性 が あ
の
S i の( 1 0 0) 基 板 の
､
時
1 32 %
-
､
ス
-
この
｡
ー
2 4 4 7 に 示す
-
.
ケ
場合 と 比 較する
界 面 で 結合す る 原子 の 数 が 少 なく 結 合 力 が 弱
ロ
面方位 関係 が 不確 実 に なる 可 能性 が 考 え られ る
｡
面
ble 2 4 1 0 に ま と め た ｡
-
-
致 し な い ( F ig 2
E A D M
an
【2 1 0) G
a
a
-
r
A t o m i c di s t
N / /( 1 0 0) G a As
d2
ー
87
=
=
5 524
･
( Å)
Ce
an
-
=
t
d l
5 6 53
･
･
,
N の
a
各努 開面 は 基板
の 努 開面 図参照)
=
5 6 53
･
'
Ⅰ
Ⅰ
4
7
1
1
A D M
-
( %)
E A D M
43 6
-
･
-
2 33
･
A
a
･
3 189 d 1
･
･
( 0 0 1) G a N //( 1 0 0) G
,
d l
N / /[0 1 0)G a As
と( 1 i 0 )G
s
( 1 0 0 )S i 基板
4 4 2 :
d A D M fo
D i r ec ti o n s
(0 1 01 G
-
A
a
､
0
ピタ キ シ
が 最小 と な り
A D M
ブリ
､
ジ タ イ プ成長を示 したM
ッ
エ
表面 原子構造 を 方位関係 に 従
の
ー
が
N
a
が 最 も小 さ く な る 面内方位 関係 は F i g
E A D M
､
1) G
･
努開 は( 1 0 0)S i 基 板 の 場合 と 同 様 に ( 1 1 0 )G
､
(0 0
エ
方位関係
の
s
黒 丸 で 示 し た 原 子が
同 じ ブリ
､
s
2 33 %
支点 の 周期 は 最も長 い
く なる た め
A
a
基 板 上 に 六 方 晶 の( 0 0
s
N / /[ 1 0 0】G
4 7( c) 中 の
､
A
および
A D M
｡
D M の
しかし
薄膜 と( 1 0 0) G
N
基 板お よ びG
｡
F ig 2
る
a
G
a
る
べ
よ う に【2 1 0】G
3
-
2 33
･
･
( %)
1 3 2
･
-
s
｡
α Ⅹ適N
( b)
α1 G
a
N
( c)
F ig 2 4 4 7
･
.
-
E p it a x y
of
( a) : ( 1 0 0) G
r e l a ti o n s
(0 0
a
A
s
･
1) G
( 1 0 0) G
( b) ( 0 0 1) G a N
a
N
o n
･
,
hi p b e t
,
w ee n
-
th
88
e e
-
p il
a
ye
A
s
an
d
r
a n
a
.
P
r
房e c ti o n
( c) :
d th
on
e p it a x i a
l
e
s u
b st r at e
.
2
4
-
A
7
-
(Fig
( 1 0 0) G
成長 の 第
､
2 4 4 8( a) ( b))
-
4 4 8 (c ))
っ
たG a( N
中
｡
最密 充填す る ( F i g
イオ
ン がG
) 三 角形 を形 成 し
A
s2
原子
a
G
､
2 ヰ 4 8 ( d))
.
時
この
｡
3 +
a
体構 造 が 形 成 さ れ る
そ
｡
後は第4
の
析 出す る
つ
続 い て F ig
ン
(Fig
2 4
-
.
が 1 個づ
-
4 8( e)
つ
､
トし
フ
.
2
-
､
図
(f) に 示 す よ う
第 5 段 階で そ の
1) G
･
､
一
頂点 を 基板方向 に 向け た G
､
と
こ
が 3 個配 位 す る よ う に析 出
段 階 の 析 出が 繰り 返 され ( 0 0
5
､
3 +
a
い
サイ ト に 析 出 す る
a
直上 に 1 個 づ
の
イ オ
が 3 個 配 位す る よ う に 析 出す る こ と で
がG
原 子 は 大きく 面 内 に シ
N
｡
3
3+
a
原 子 は s p 2 混 成 軌道 を 成 す
a
下層の
､
第 4 段 階 で は 最密充 填 さ れ たG a 原 子 の 直 上 に N
､
原子上 にG
N
3
N
､
面 と 同様 に 表 面 は 負 の 電 荷 を 帯 び て
結 晶構 造 に 準 じ て G
の
s
s
実線 で 示 す よ う な 菱形構造 を 周期 的 に 形成す る
の
に
( f 王f ) A
､
A
a
成長 モ デ ル
N
a
第 3 段 階 で は 第 2 段 階 で 析 出 した N 原 子 上 に G
-
､
G
､
第2 段階で は
,
のG
面は
s
｡
-
で 基板 面 に 垂直 に 立
し
基 板上
s
段階で は
一
一
.
A
a
原 子 で 終端 さ れ た( i o o ) A
s
従っ て
る｡
4
-
a
N
N
a4
四面
が 形成 さ れ
る と考え ら れ る ｡
表面 が G
上
の
成長 モ デ
G
A
の( 1 0 0 ) G
a
り
s
原 子 で 終端 さ れ た( 1 0 0 ) G
a
ル のG
面 上 に 成長す る( 0 0
a
ま た (i o o ) A
､
お よ びN イ オ
a
､
を 入 れ 替え た プ ロ セ
ン
1)G
･
a
A
基板上
s
のG
a
N
成長 で も M
構造 の 対称性 に お け る 問 題 が 存在す る
1) G
a
N
そ
｡
､
に 多 く の 粒 界 が 発 生 しや す い と 考え ら れ る
が少な
G
a
て
N
､
い
a
A
s
ため
基 板上 に 六 方 晶 のG
エ
､
ビタ キ シ
が 成長す る 場合 は
こ の 後者 の
と 考 え ら れる
る のは
､
こ
｡
ヘ
N
､
テ
ロ
( 1 0 0) G
N
A
場合 は (i o o ) A s 面
､
成 長 が 発 現す る
｡
従
っ
て
､
原 子 で 終端 さ れ た( 0 0 王) N 面 と な
･
a
A
s
a
､
s
軸 が9 0
基 板 上 の( 0 0
s
が 成長 す る 場合
のA
お よ びS i
･
0
｡
の( 1 0 0) 基 板 と 同 様 な 結晶
づ
1) G
a
ず れ た 関係 の 2 種類 の
つ
N
成長 で は エ ビ レ イ ヤ
､
ヘ
テ
ロ
界面で
A
s
一
つ
結合 す る 原子
､
原 子 を N 原 子 に 置換 し た 構 造 を 成 せ ば よ
基 板 上 に 立 方晶 の( 1 0 0 ) G
れが 主 な理 由 の
の
と が 難 しく な る と 考え ら れ る が
界 面 で 結合す る 原 子 の 数 は 前者 の 場合 よ り 多く
a
と 考 え られ る
-
ー
｡
ヤ ル に 成長 す る こ
単純 にG
､
a
a
g A 1 20 4
ため
の
が 生 成す る可 能性 が 高く ( 1 0 0 )G
( 1 0 0 )G
面極性 は
N の
ル の
･
､
･
a
ス で
面 を 基板 面 と した 場合 に は(0 0 i ) G a 面 と なる
s
しか し (1 0 0 )G
(0 0
を 基板 面 と し た 成長 モ デ
a
｡
89
-
a
N
が
エ
ピタ キ シ
､
の
数
立 方晶 の
い
｡
従
っ
安定 に 存在 で き る
ャ ル 成長す る 傾
向が あ
ヽイ
＼
ナ＼
＼
/
/
/
淫〉■ 紺
才
＼
′
ゝ
■
l
l
1
三
_
_
A
s
＼
/
/
＼
｣
/
/
＼
複
1
ヱニ
＼
凍
＼
/
/
＼
く祥) こ▼洋) く
･
.
♂
＼
/
/
＼
楽
＼
/
/
＼
＼
/
/
＼
恕二
/
/
＼
楽
＼
妙
＼
鞍
/
: ‡= = :
ハ
.
＼
＼
ニ
=
=
一
一
}
/
/
楽
=
.
＼
/
ぺ
∀
/
.
一
.
U
ぜ
ヽ
ノ
を
: ここ÷二
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楽
楽
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東
楽
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×
凍
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楽
N
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Fig 2 4 4 8
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G
-
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G
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a
-
G
a
2
考察
5
-
本章 で 扱
める
a
らな
2
い
( 1 1 0) A
ロ
る 方位
この
｡
つ のG a N
1203
･
成長 モ デ ル よ り得 ら れ た 結果 を
N
点 に 留 意す る と
て 最 も肝心 な こ と は
い
T
､
成長 の 条件 に よ
､
､
-
-
のぶ
れ が 発 生 して
い
た
従っ て
｡
び 原 子配列 間 の 角度 が
単
､
の
一
結晶 が 得 ら れ る と い
ま ず適 さ な い と 考 え ら れ る
て は( 0 0 1) お よ び( 1 0 0 ) G
･
っ
一
て
､
ブリ
ッ
ジ タ イ プ の 成長 が 発 生 した が
結合 力 が減 少 し
る
s
a
A
ビタ キ シ
エ
､
しか し
｡
ブリ
､
得 ら れ る 可 能性 を 示 し た こ と は
､
ブリ
､
面内 回 転 に よ
ー
の
結晶構造
一
､
成 長す る G
ジ タ イ プ の 成長 に よ
ッ
結 晶成長 に お
い
ジ
ッ
の
た(0 1
っ
･
2) A 1 2 0
基
3
支点距離 が 遠 く な る
と が 難 しく な る と 考 え ら れ
ヤ ル に 成長 す る こ
基板 の よ う に そ れ が 顕 著 に なる 場 合 は
と か ら も裏付 け ら れ る
､
｡
ほ ど基 板 と の
( 1 0 0)G
､
致す る こ と は 基板材料 と し て 極 め て 重要 な 事項 の
対称性 が 大きく 異 な る 基 板 や 析 出イ オ ン の サ イ ト の 間 に 距離 が あ
板 の よう な 場合 は
の
ー
ビレイヤ
エ
また
｡
が 同 時 成長 す る 上
ビ レイ ヤ
エ
知見 か ら基 板 と
こ れらの
､
っ
N
a
･
界 面 で の 原子 配 列 間 の 成 す角度 が 異 な る こ と に よ
で あ る と 結論 さ れ る
｡
bl e2 4 1 1 に ま と
a
結晶面 の 対称性 が 異 な る こ と で 面内方位 が 同 価 に な
､
が 析 出 す る 立 方晶 の( 1 0 0) 基 板 は
基板で は
の 対称性 お よ
つ
a
単結 晶薄膜 の 成長 に お
N
う こ と で ある
テ
のG
｡
ま ずG
ヘ
た 各種 基 板 上
っ
N
a
は 多結晶 で あ
て 配 向性 の
っ
て 大 変興 味深
い
っ
たこ
高 い 多結 晶相 が
結 果 で あ る と 考え ら れ
る｡
ブリ
(0
1
･
ッ
2) A 1 2 0
3
ジタ イ プ
の
成 長で あり な が ら例外 的 に 単
基板 で あ っ た
｡
･
ある
しかし
｡
析 出 す る ため
場合 は
､
い
る こ と が 特 筆す
チ はA 1 2 0 3 基 板
のミス マ ッ
の
3
成長 の 第 1 段 階 で は N イ オ
､
そ
-
選択 され なか
っ
以上
の
｡
結晶 を形 成 し た の は
､
エ
ビ
レイ
｡
ヤ
ー
に配
さ らに
値 を 示 し た こ と も長所 の
一
つ
､
で
原 子 サ イ ト の 1 / 2 だ け に 選択的 に
3
イ オ
ン
が 同 時析出 し た
う ま く整合 しな い た め に 少 傾角粒界 や 転位
､
｡
しか し (00
､
い
た残 り の 0 原 子サイ トに もN
点 を 考慮す る と A 1 2 0 3 基板 の 中 で は( 0 0
択 と 考 え られ る
N
a
き 原 因 で あ る と 考え られ る
ン が 基板 の 0
発 生 し た結 晶粒 の 位相 は互 い に ず れ
を 発 生 す る こ とが 懸念 され る
べ
中 で 最 も小 さ
､
こで
のG
こ れ は 基 板 面 の 原 子 配列 の 対称性 が 低く
向性 を 与 え る き っ か け を 有 し て
( 0 1 2) A 1 2 0 3 と
一
･
1) A 1 2 0
3
･
1) 面 を基 板 面 と す る こ
基 板 で の 問題 点 は
一
91
-
､
G
a
N
エ
ビ
レイ
とが 最も 良 い 選
ヤ
ー
と
の
原子 間
T
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2 4 11
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A
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品 鎧)
( 0 1) A ぬ
( ∝) l) G
a
N
16 01
(0 1 2 ) A は お
( 11 咄) G
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N
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b o u n d a ri e s a n d di sl o c a ti o n s
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･
-
.
●
距離 ミ ス
発生 し や す
(0 0
0
(0
1) A 1
･
1) Si C
･
1 1) M g A 1
2
0
か
､
基 板 材料 で
の
つ
単
っ
た
だけであ
つ
中 で 最大 の 値 を 示 し
の
た他
っ
小 さく
べ
基板の 2
4
扱
こ こ で
｡
基板 の 場合 に 比
3
(1
､
が 約1 6 % と A 1 2 0 3 基 板
とで あ る
い こ
0
2
D M)
チ (A
マ ッ
のG
一
拡 張A
｡
と
N
a
の ミ ス マ
(E
D M
A D M)
･
､
場合 は 1 0 0 Åあ た り に 6 3 個 で あ る の に 対 し ( 1 1 1) M
､
.
に( 0 0 1)S i C 基 板 に 関 し て は 1 1
個 と( 0 0
･
.
て 発 生 す る 転位 を 抑 制す る に は
を用
た 方 が 明 らか に 期 待 で き る
G
a
N
1 1) M g A 1
(0 0
･
･
を
レ
ザ
ー
0
2
1)S i C
1) S i C
4
こ
基板
と( 1
ー
1)A 1 20
1) A 1 2 0
･
基板 の 1 / 6
3
基 板 よ り( 1
3
うち
基 板面内 で 基板 と
､
1 1) M g A 1 2 0
4
基板である
基 板 だ け で あり ( 1
1 1) M g A 1
､
現性 は 垂 直 に 比 べ か な り劣
っ
一
1 1) M g A 1 2 0
努 開 を用
､
と は前述 した とお りで あ る が
の
値と な る
の
4
｡
.
個で あ る
5
ミス
基板
1) A 1 20
マ ッ
(0 0
､
･
3
｡
基板
さら
チ によ
1 )S i C
っ
基板
｡
発 光素 子 に 用 い る 場 合 は
あ っ て も 基 板面内 で 努開線 が
する
(0 0
い
と が 有効 で あ る
(0 0
､
･
基 板 で は3
g A120 4
の は
を 求 め た 各拡 張
原 子 間距 離 か ら 単位 長 さ あ た り に 発 生 す る 刃 状 転 位 の 数 を 計算 す る と ( 0 0
の
チが
ッ
結晶 が確 実 に 得ら れ る
N
a
G
､
界 面 に 転位 が 最 も
､
致して
2
い
0
エ
､
(0 0
ビ
レイ
しか し
｡
基板 は 5 5
4
れ ばG
た もの に な る
､
｡
N の
a
この
共振 器 ミ ラ
て
い
1) A 1
･
0
2
3
ー
を 作 製す る
お よ び( 0 0
1)S i C
､
(
1
致する も
の は
基 板 面 に 対 し垂 直 に 努 関 す る
の は
0
ヤ
の
ー
の
努 開線が
･
こ
一
斜め努開 とな る
努開が斜め で
｡
努開面 を 出 す こ と は 可 能 で あ る が
再現性 に
つ い
て は第4
-
3
5
-
､
再
節で 評価
｡
以上から
1 1) M g A 1 2 0
4
G
､
a
N
基 板 (0 0
､
成 長 に 最 も 有 効 な 基 板 材 料 は( 0 0
･
1) A 1 2 0
3
基 板 で あ る と 結論 さ れ る
-
93
-
｡
･
1)S i C
基 板 で あり
､
次 い で( 1
2
-
まとめ
6
本 章 で は 代 表 的 な 単結晶 基 板材料 で あ る A 1 2 0
方位 の 基 板 上 に G
れ る 要件 に
つ
N
a
て 議論 した
い
基 板面 内 に お
(1)
単結 晶 の 成長 モ デ
各原 子 配 列 間 の 角 度が
の
ビ
エ
N
a
致 しな
一
基 板 面 内 に は 結 晶方位
ブリ
レイヤ
場合 は
い
長 が 発現す る
力 が 減少 し
(3)
しか し
｡
マ
て
( 4)
1)S i C
る( 0 0
い
ッ
チ
基 板とG
直 な面
エ
N
a
で
ビ レイ ヤ
致し
一
に比
3
シ ャル
ー
行 われ
つ
､
つ
A 120
ある
で
ある
3
｡
､
に次
A12 0
さらに
｡
晶性も問 題 と な っ て
極 め て 大き い
い
｡
て 評 価を 行 い
そ
､
い
こで
ころ
た
っ
3
､
る
こ
唯
､
(
一
べ レ
､
各種 両
の
s
性と 基板 材科 に 求め ら
対称性 が 異 な る 場合 や
に強
ー
い
､
配 向性 が 発 現 し て も
得 ら れ るG
､
a
N
｡
A12 0
エ
単
､
00
と が 明か と な
こ
の( 0 0
一
1 ) Si C
･
ザ
ー
1)S i C
･
とが 判明 し た
3
基板 上
のG
バ ル ク Si C
｡
A
ャ ル
成
っ
た
｡
こ
｡
･
1) G
a
N
が 成長す る 基 板 の 中
れ は 現在
一
般的 に用
い
られ
基 板 を用
い
た 場合 に 基 板 面 に 垂
半導 体素 子 の 共 振器 ミ ラ
ー
ー
に最も有
｡
基 板上
､
a
｡
基板 がG
N
a
a
単結晶薄膜 の
N
ヘ
a
N
以上
の
ロ エ
こ
とや研究の
特性 を 発揮 す る 発光素 子 は 得 られ て
単結 晶 に は 現在も 多く の 欠陥 や 転位 が 存 在 し
ピタ キ シ
ャ ル
成長 を 行 う 上 で
続 く第 3 章 で はS i C
単結 晶基 板 材 科 と し て
の
-
ピタ キ
成 長 に 関す る 研 究開発 は 世 界各 国 で
成長条件 が そ の ま ま 適 用 で き な い
の
テ
｡
ぐ基 板 と し て S i C 基 板 上 の G
しか し
G
､
と で 結晶粒 界 が 発 生 し
こ
個/ 1 0 0 Å で あ っ た
上 記 の 基板材 料 の う ち( 0 0
､
歴 史 の 浅さ か ら
が現 状
1
の努開面 は
成長 に 最も有 用 性 が 高 い
現在
.
たと
っ
べ1 /6 の値であ
効 で あ る こ と が示 さ れ た
以上 から
Si
計算結果 か ら ヘ テ ロ 界 面 に お け る 単位 長 さ あ
の
他 の 基 板材料 に 比
､
､
支点 と な る 原 子 の 結合 に よ り エ ピ タ キ シ
､
A D M)
(E
基 板 が 最も少 なく1
1) A 1 2 0
･
4
支点 に 相当 す る 原 子 間 の 距離 が 長く な る ほ ど基 板 と の 結 合
､
た り の 刃 状転位 の 発 生 数 を 見 積 も
･
0
｡
レイヤ
生 成す る 膜 の 多 結晶化 の 傾 向 が 強 く な る
､
拡 張 原 子 間距離 ミ ス
で は( 0 0
ビ
エ
､
2
の 有用
の 結晶構造 の
ー
回 転 や ぶ れ が生 ず る
ジ タ イ プ で 成 長す る 結晶 は
ッ
M g A1
､
それぞれ
､
膜 は 多結 晶化す る 傾 向 が あ る こ とが 判 明 し た
( 2)
Si C
､
得 ら れ た 結果 を 以 下 に ま と め る
｡
て 基板 結晶 と G
い
を 構築 し
ル
3
､
い
､
な
い の
その 結
基 板 の 結 晶性 が 与 え る 影響 は
バ ル ク 単結 晶 に 焦点 を 向 け 欠 陥 や 結晶性 に
問 題 点 を 議論す る
94
-
｡
つ
第 二 章 の 参考文献
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【2】
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【3】
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【1 0】
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【1 2】
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【1 5】
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六 方 晶 S i C 単結 晶 の 欠 陥 お よ び 結 晶 性 の 評 価
第三 章
3
緒言
1
-
炭化 珪 素 ( S i C )
れ ま で 広分野 に 渡
は
こ
℃ 付近
2 0 00
素材 と し て 扱 わ れ た歴 史 は 長く
､
て 利 用 さ れ て き た｡ S i C の
っ
温 度域 で も 容易 に 分解 し な
の
し た製品 と して
､
材 な どが 開 発 さ れ て き た
は 毎年
世 界 で 約5 0
､
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日本 国内 で は 8
､
単結 晶 は 低損失 か つ 高 温
Si C の
､
動す る 新 し い 電子 デ バ イ ス
環境 デ バ イ ス な どが 試作 さ れ て
年増加 の 傾 向Ⅰ5 6 厄 あ る が
-
料と して 需 要が 増え
Si C は
や 成長 の 原 理
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か
た
｡
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､
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､
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レ ベ ル で7 5
､
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イ プの 発生
討されて
い
る
｡
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い
る｡
マ
この
ベ ル
て
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本研 究 で は
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電気的 に
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､
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ワ
デバイスや耐
ー
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れ
こ
とも
近
単結 晶材
S iC は
､
､
しか し
た ため
っ
の
へ
意 識 が 高 まり
当 時 は 成長技術 が 未熟 で デ
､
S i C デ バ イ ス は 実現 に 至 ら な
､
マ
年ま で に市販
19 9 8
､
結晶 の 性 質
､
法【8 91) が 開 発
,
ー
レ ベ ル で は 直径
半導体 デ バ イ ス 用 単結 晶 の 成長 に 成功 し たと 報告 さ れ て
の
m
れ ら の 結晶内 に は
実験室 レ
方
一
現在
､
高周 波 な ど の 過 酷 な 条件 下 で 作
究 開 発 が 進展 す る に
研 究 開発が再 燃 し
の
在 の S i C 成 長技術 の 必 須 課 題 と な
､
る｡
い
そ の た め 近年
｡
､
イク
ロ パ
イク
マ
イ プ【1 0
ロ パ
イク
ロ パ
近年
る｡
2
と
い
デ バ イス の リ
､
日 5】
そ
､
う値 が 報告 さ れ て
イ プの 発生
98
と 呼 ば れ る 巨大 な 貫 通 欠陥
-
の
､
い
ー
ク電 流 を 発
欠 陥密 度 の 低 減 は 現
成長 の 経験 が 進 む に
､
して お らず
-
1 3】
,
イ プは
生 す る 原 因 に な る な ど深刻 な 問 題 で あ る こ と も報告 さ れ【1
徐 々 に 抑 え られ
需 要 は 年 々 高く な り
C の
年代 に か け て デ バ イ ス 化
9 70
密度 で 存在 し て
の
表 面皮膜
､
｡
へ
m
ビン
ー
現在 の 主 流 と な っ た 種結晶 を 用 い た 昇華 法 ( 改 良 レ リ
しか し
｡
ある
の研
ガス タ
､
とや
こ
特性 を 利 用
この
｡
成長 用 基 板 と し て 研 究 さ れ る
N の
a
大型 で 高 品 質 な結 晶が で き な か
Si C の デ バ イ ス
1 2】
1 4
る【 】｡ G
｡
しか し
､
10
る【
つ
高 出力
､
電 気 特性 な どが 盛 ん に 研究 さ れ た【7】
､
ス に 適す る
イ
つ
い
半 導体 デ バ イ ス
､
年代 か ら1
1 960
､
9 万t
∼
素材 と し て 注 目 さ れ て お り
の
硬度 が 極 め て 高 い
､
クス
ッ
物性値 を越 え る 優 れ た 半導体 の 性 質 を 有す る
ンの
分野 で は
クス
60
∼
耐 熱セ ラ ミ
､
れ ら の 製 品 の 登 場 を 期 に Si
こ
｡
に
つ
一
成 長 用 基 板材料 以 外 に も
N
a
な ど の 堅 牢性 が 挙 げ ら れ る
い
古く か ら研 削 材 や 発 熱体
特徴 の
G
､
16
る【 】｡
つ
れ 欠陥密 度 が
しか し
､
マ
現在 も 多く の 研 究者 に よ り 解析
メ カ
ニ
ズ
ム の
解 明 に 資す る た め
､
イク
､
検
偏光
顕微鏡
ラ
マ ン 分光 ､
い
てS i C バ ル ク 結 晶 の
､
手法 を用
Ⅹ線に よ る
キ
グカ
ン
評価 を 行 い
3
2
-
3
レセ
シ
ッ
な ど の 光学 的
ン カメ ラ
ョ
欠 陥の 性 質 に 関 して 得 ら れ た新 た な 知見 に つ
､
S iC
2
-
結晶構 造 と 物性値
1
-
ⅠⅤ ⅠⅤ 族 の 化合物 で あ るS i C
-
3
に よ りs p
混成 軌道 を 形成 し
構造 を 持 つ
C)
窒化 ホ ウ 素 ( B N )
､
と なる た め
､
和 ドリ
フ
ク 結晶 は 気 相成長 に よ
な い 特徴 を 有 し て
,
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い
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V)
､
( 室 温で 2
×1 0
7
を 呈 す物 質 と し て 知 ら れ て
る
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/
c m
こ れ ら の 物性 値 を T
｡
第
､
一
周期)
､
れる
最初 の 数字 は
｡
(A
4 H
積層数で
用3
皿
また
､
d
1 8 6)
､
､
B C B)
後ろ
R : 三
つ
一
(A
15 R
､
の
s
ダイ ヤ モ
また
｡
｡
(
ド
ン
F ig 3 2
-
､
-
.
-
の
R
､
S i C の 電 気特
､
×1 0
バ ン
6
v /
ドギ
c m
)
ャ ッ
､
飽
約3 倍大き い な どS i に は
bl e3 2 1 に 示す｡
a
-
､
-
多く の 結 晶多 形 ( p
っ
積層 順
この
て
ol y t y
a m
S i とC の
､
一
ポ リ タ イ プ)
対 の 原 子単位層
【1 8】｡
数多 く発現 す る ( F i g 3 2 2 )
-
､
-
.
の違 い に
s d ell
pe :
よ りS i C
､
の
記号 と 称 さ れ る 6
､
(A
3C
続く第 三 層 は A も し
ポリ タイ プ は 説 明 さ
H
B C)
(A
B C A C B
が 単位
な ど の 記号 で 表 さ
周期構 造す な わ ち 単位格 子 に 含 ま れ る 最密充填 し た 原 子単位層
ト は 結 晶系 を 示 し て
方晶系 ( 菱 面体格 子)
a
また
｡
禁制帯幅 (
､
熱伝導率 がS i
､
B C A C B C A B A C A B C B)
の ア ル フ ァ ベ ッ
六 方晶 の S i C を
て
べ
S i C の ポリ タ イ プ は
｡
般 に これ ら の ポリタ イ プは
一
｡
に比
層 目 を A 位 置 と す る と 第 二 層 目 は B 位置
く は C 位 置 に 配 置す る こ と が で き る
る
般的 で あ る
一
絶縁破 壊 強度 がS i よ り約1 桁大きく ( 3
第 二 章 で も簡 単 に 触れ た よう に
最密充填 の 構 造 で は
い
軌道 と3 s 3 p 軌道
､
.
( S i)
ン
コ
を最密充填 さ せ た と き の 積 み 重 な り の 違 い に よ
れて
る ため
い
硬度 は 約9 3 に 達 す る
ス
ー
て得る の が
っ
般 的 に 用 い ら れる シ リ
一
( 室温 で 2
､
2p
s
原子 に 4 配位 さ れ た 四 面体 が そ れ ぞ れ 頂点 を 共有 した
い の
に 次 ぐ硬度 を 有 し
ト 速度 が 大きく
Si C は
そ れ ぞ れ2
の
｡
バ ル
､
が 広く
構 成 原子 の Si とC
､
17
分解 溶融 す る 温 度 は 約 2 8 0 0 ℃ と 高 い【 】 S i C は 2 2 0 0 ℃ 以 上 で 昇華 が 顕 著
性 は 半 導体 と し て
プ)
互
､
結晶 は
S i C の 構 造 は 非常 に 強 固 な 共有結合 で 構成 さ れ て
｡
1 に 示す よ う に
の
ブヤ プ
ー
て 報告 す る ｡
い
【1 3
ロ ッ
Si C
; 丘3 頑1 6 0 )
立 方晶 を β S i C と 呼 ぶ
-
､
-
99
-
こ
､
い
る
｡
例え ば
C : 立 方 晶系 ;
と もあ る
｡
､
Ⅲ:
六 方 晶系 ;
再 3 皿(2 1 6) な ど
S i C で は2 0 0
｡
種類 以 上 の
ポ リ タ イ プ が報 告 さ れ て お り
単結 晶 の 成 長 に お
Si C
6H
､
4 H
､
1 5R
それ ぞれ
ドギ
バ ン
て ポ リ タ イ プ の 問題 は
い
イ プが 同 時 に 発 生 す る
､
と で あ る【1 9 】
こ
｡
Fi g 3
.
-
ャ
ある
､
プ な ど の 物 性値 が 異 な
ッ
例 え ば2
-
こ
､
とが わか る
一
｡
リ タ イ プが 混在す る と 結晶 欠 陥 が 生 じ る だ け で な く物性備 に も ば ら
バ
イ
を 対 象 と し た 単結 晶成長 で は 問 題 と な る
ス
次 に6
が持
H
つ
電 気 特性 が 良
成長技術 の 開 発 が 進 ん で
い
い
とされ
､
｡
現在
それらの 単
一
､
パ ワ
ー
つ
つ
300
デバイス用
ポ リ タ イ プを 有 す る
る｡
(
と
500
已
乱
∈
0
-
2 00 0
0
20
40
60
80
100
Si
C
(
F ig 3 2 1 S e g
-
.
-
m
t
e n
-
o
%)
f Si C ph
100
-
-
as e
di
a
g
r a m
[ 1 7】
.
結晶 に は 4
バ ル ク
3 00 0
)
る
℃ で は8
きが 現 れ る た め
3500
n
い
｡
H
､
結晶 に 複数 の ポ
の
4 00 0
巴
て
定 温 度 下 で も 2 種類 以 上 の ポ リ タ
一
2 3 に 示す よ う に
な ど の ポ リ タ イ プ の 結晶 が 生 成す る
っ
デ
､
H
､
単結晶 の
T
c ry st a
l s t ru C t u n
l d ti c e p
a ra m e t e
a bl e
ぺÅ)
3 2 1
-
-
E g( e V )
P
r o
m o
bilit y( C ni
p
e r ti e s
W
･
of
)
S
(1 3】
6 H Si C
a n
d ri n
( C m / s)
-
v el ∝i ty
･
d Si
di e
㌍競宗琵
W
n
th
e m
i v lty
競詣
-
○
-
6H
-
Si C
Si
H ex ag o na
l
di a
m o nd
(
声3
c
=
a
=
.
08
2 86
5(X )
2 × 1(ダ
5 × 1(声
1 11
13 5 0
1 × 1( F
3 × 1 05
.
0 4 1 (3 0 K )
.
15 12
.
3 09
.
.
1 4
.
(3 0 0 K )
0
:
Si
O
:
C
｢
→
■
仁
x a
g
ヤで
｢
ふ T
て
二 七
三
L
●
ごニ
｢
L
ュ
J
や
J
†ご J
諾
j
. - 1 ｡】
(b e
一
7
一
l 血
o n a
(
)
s
｡
(
一
1
0
ト
ー
㊤
-
35 8 Å
/
一
一
￠
ト
→
-
一
一
て
J
-
ト 碗
一
丁
･
一
-
O
N
一
】 A
ト ◎
B
-
l
l
ふ l
ト 1 ｣ 卦 ｣
｣
:
■
A
B
-
窃
ト
ト｣
-
-
㊤
←
-
†
一
一
▲
く
一
1
S
一
一
一
C
B
A
C
B
く
〇
一
.
〇
｣
_
L
一
L
一
一
‡毒
き1
B
C
⊥
-
r
S
て
L
ハ
B
A
T
⊥
I
ヰ
十
く
-
-
一
一
｢
ト
一
㌃
く
一
〈
.
一
一
一
一
一
一
一
ト
M
A
S
B
C
a c
ki n g
st r u c
t
u r e s
o
ー
｢
L
■
一
A
一
C
一
㌻
B
A
一
一
一
き:
l
>;
弓
3 07 3 Å
.
f S i C p ol y t y p
一
一
1 5 R SiC
-
t
±
｡
○
ト
6 H Si C
-
･
一
一
ト
■
.
4 H Si C
Fig 3 2 2
√
■
｣
●
｢
｣
3 073 Å
.
-
L
一
一
3 0 81 Å
3 C S iC
:
→
ト
子
A
N
-
■
:
Å
ー
ユ
Å
0 +
■
ユ
丁 ヰ
｢
B
一
｢
ト
C
A
一
ふ
ト ◎
-
-
【1 8】
e s
C
A
C
B
A
∽
l
∈
n
O
已
d
U
>
こ
d
t
U
錮
1 30 0
1 ㈱
T
Fi g 3 2 3
-
.
-
R el
a ti o n s
p ol y t y p e
2450
2 ㈱
e m
pe
hi p b
s
a n
r at u r e
℃)
(
et w e e n
d te
ー
m
103
2750
iv
r el at
e r at u r e
p
-
e
a m o u n t of
Si C
3
2
-
バ ルク
2
-
年
189 1
ダイ ヤ
､
結晶 の 育成方法
電 極 を 用 い て 通電 を 行
がS i C
A
hes
c
とで
こ
コ
に
2
一
い
ころ
の
そ
｡
長 さ5
､
70 00k W
∼
1 0
∼
長 さ6 0
､
2 0)
合成技術 が 開発 さ れ た【
m
物が 使 用 さ れ て
の
m
幅3 0
､
最近
｡
たが
い
れ る 半 導体 デ バ イ ス な ど
を 目的 に レリ
この
る｡
の
利用 に は 向 か な い
の
へ
法 ( L el y
ー
ヒ
ー
タ
ー
m eth o
い
また
る｡
黒 鉛 容器 は 高周 波 に よ り加熱 さ れ
二
重の
(
加熱す る
･
は
ン炉
消費
､
m
生 成 した 数 m
る｡
い
また
｡
の
､
m
大
の
反応 中 に 山積 み
比 較 的大き な 単結 晶 が
法 の 種結 晶 と し て 使用 さ れ
ー
ヒ
タ
ー
ー
､
っ
( F ig
3 2 5)
-
.
ており
バ ル
ク 結晶 を 得 る こ と
この
方法 は 高周波加熱
-
｡
い
容器 内 は A
わ ゆ る 昇 華法 で あ
円 筒 状 の 黒鉛 容 器 の 内側 に 多孔 質 の
､
原 料粉 末 は 容器内 壁 と隔 壁 筒 と
､
高 い 純 度が 要求 さ
､
低 温部 で 再結 晶 さ せ る
､
の 間 に 充 填 され る ｡
雰 囲気 に よ る 減 圧 下 で 2 2 0 0 ℃以 上 と な
r
囲 ま れ たS i C 原 料 は 昇 華 し
に
の で
隔 壁筒 を 通過 し 成長 空 間 に 到 達す る
､
､
10
m
m
｡
程度 の 六 角板状 の 結 晶 が 得 ら
｡
レリ
ー
法で は
る ため 個々
っ
に T ai
らに よ
r
そ
o v
た
そ こで
｡
の装置の
高純度
､
､
高品質 の バ
の 結 晶 の 大き さ は 小 さ く
で は なか
Si C
珪石
､
大規 模 な も の は 消 費 電 力
､
そ こ で 高純度S i C
｡
そ の 隔 壁 表面 に 自発 生 成 し た 核 か ら 結晶成長 が 進 み
｡
現在
､
内壁 に 十 数m
21
d) 【 】が 開発 さ れ た
を かね る 反 応 容器 は 二 重 に な
黒鉛 隔壁 筒 が 設置 さ れ て
た
当初 の ア チ ソ
単結晶 は 後 述 す る 改 良 レリ
炉 を 用 い 純度 の 高 い S i C 粉末 原 料 を 昇華 さ せ
い
｡
-
単結 晶 は 原 料 か ら の 不 純物 の 混入 が 多 い
こ の アチ ソ ン法の
て
の
法 (
る｡
い
れる
2 4)
炭素棒 に 通電
そ
研磨剤 な ど の 製品 の 素材 と さ れ る
､
､
-
､
これ
｡
ソ ン
アチ ソ ン法で は
｡
程度 の 巨大 な 炉 で 行 わ れ て
m
中 に 自然 に で き た 空洞 ( 晶洞)
生 成す る こ とが あ る
｡
発 明者 本 人 に ち な ん で ア チ
､
.
に さ れ た 原料 の
る
後
の
度 に 大量 の S i C を 合 成す る 方法 で あ る ( F i g 3
W
混合物 に 炭 素
は 炭素 粉末 と 粘 土 の
o n
電 極表面 に 生 成 し た 小 さ な 結 晶 を 発見 し た
､
る
い
と 呼 ば れ るS i C
d)
小 さ ま ざま な 結晶 は 粉 砕 さ れ
て
たと
hes
c
ク ス を加 え た も の を 炭素棒 の 上 に 山 積 み に し
ー
電力 が 7 5 0 k
3000
て
っ
合成 と い わ れて
の
m et h o
o n
)
Si O
初めて
の
ド の 合成 を 意 図 し て A
モ ン
っ
種結 晶 を 用
8 9】
考案 さ れ【
･
､
い
-
.
､
､
クS i C 結晶 が 得 られ たが
大 型 高 純度 バ
反応 容器
-
｡
､
自然核発 生 を 利 用 し
形 は 不揃 い で 多形 ( ポリ タ イ プ)
た改 良 レリ
例 をF i g 3 2 6 に示 す
一
種結晶 を 置き
て
､
ル
ー
法(
ル
m o
di fi e d
ク 結晶
の
L el y
m eth o
の
制御 も 容易
d)
が1 9 7 8 年
育 成が 行 わ れ る よ う に な
の 底 に 高純 度 の S i C
粉末 を 入 れ
容器 内 に 温度勾 配 を 付 け て 種結 晶 上 に 凝結 さ せ る よ う に し た
-
104
-
っ
､
上部に
｡
成 長速
度は
､
種結晶 の 温 度 と 温 度勾 配
晶 の S i C 単結晶 を 用
と によ
っ
て
､
い
､
系 内の 圧 力 に よ
多く の 場合(0 0
､
80 % 以上 の
確 率で6
H
ある
･
っ
て 制御 さ れ る
を 成 長す る
1)
｡
制御 が 可 能 と な
C a r b o n el e ct r o
Fi g 3 2 4
-
.
-
Sch
fi g
e m a ti c
-
1 05
u r e
-
of
A
種結晶 に は
一
般に六方
現在 で は 成 長 条件 を 最 適化 す る
は 4 H の ポリ タ イ プ の
い
｡
ch e s o n
de
m
e th o d
.
っ
た
｡
こ
F ig 3 2 5 S c h
i
-
-
.
th
m
m
J
e m a ti c
′
fi g u
re
of
-
.
-
m eth od
･
応t e r
p
F ig 3 2 6 S c h
L el y
e m a ti c
fi g
ー
u re
1 06
of
-
一号s 5 u 托
m o difi e
CO nt m
lo
r
d L el y
m eth od
･
実 験 お よ び 評 価 方法
3 - 3
3
-
3
試料
1
-
本研究で は
は
アチ ソ ン法
､
Si C
ン
ダ ム 社製)
大き さ は1 0
m
m
ハ
レリ
､
単結 晶 は 改良 レ リ
洋ラ
5
の
角状
m
は
よ び改 良 レリ
ー
パイ
プ の 密度 が 5 0 c
リ
結晶は
フ ァ セ
∼
ッ
爪状の
m
､
基板
っ
の で
2
m
エ
トを 有 し て
濃緑色 で あ
as
-
m
た
｡
､
の
n
W
ー
X 5
m
マ
･
m
｡
･
法 の 結晶 ( F
1) 面 の
こ
イク
ロ パ
2
c m
イ プ の 密度 は1 0 3 c
れら
の( 0 0
モ ン
ドペ
･
｡
2
m
アメ リ カ製の
以上 と多い
22
結晶 を 作 製 し報告【 】を し て
の
結晶の色は
し な い よ う に 両 面 を ダイ ヤ
社 製 ; 市販)
TI K K S
基板 と して 入 手 した
､
は
m
､
m
レリ
｡
ー
､
X
エ
法お
結 晶 は1 9 9 3 年
豊 田 中 央研 究所
今回 はマ イク
ロ
ア チ ソ ン お よ び改 良 レ
､
･
､
改良 レ リ
ー
結 晶 は灰 色
基板 は 偏 光 顕 微 鏡観 察 を 行う た め
い
に 依頼 し た ｡
-
また
るが
い
｡
m
程 度の ウ
m
･
トを 用
ス
( 太平
5
､
-
般 的 な 晶相 で あ る11 0 0‡面 1 1 i 0 ｢ 面 な ど の
ア メ リ カ製の
1 )S i C
ー
一
｡
4 H
､
基 板 に 研 削 機 で 起形 し
1) 面 を 持 つ
程度 の 破 断 さ れ た 不定形 の 結 晶 で あ る
m
ジ 部 に 六 方晶 で は
｡
ア チ ソ ン 法 に よ る 結晶
-
程度 の 単結 晶基板 を 提供 し て 頂 い た
た
-
法 の 三 種 類 の 方法 で 作 製 さ れ た も の で
単 結晶 を(0 0
レリ
｡
単結晶
6 H Si C
｡
法 の 結晶 は 豊 田 中 央 研 究所製 の も の は 直径1 0
ー
イ プが 1
ッ
い
gr O
程度である
m
ロ パ
すで に マ イ ク
-
-
法 の 結 晶 は(0 0
では
ー
単結 晶 を 試料 と し た
H S iC
.
も の は1 0
以 前 に作 製さ れ た も
ー
-
法 に よ る も の で あ る ( F i g 3 3 1)
ー
ま た 改良 レ リ
､
単結晶 と 4
H Si C
法 お よ び改 良 レリ
ー
､
X 1 5
m
ア メ リ カ製の
､
緑
種類 の 6
三
､
107
-
て 鏡面研磨 した ｡
､
､
その 他は薄
光が 乱反 射
研 磨 は 豊 田 中 央研究所
⑳ ⑳
F ig 3 3 1
-
･
-
●
=
伽 喝 判 血 d Si C h 此 血 如
叩 S 血s
b y m o di 丘e d L el y L el
y A ch es o n m
,
,
-
10 8
-
l ヽ
血
e th o d
皿
3
3
-
全て
た
の( 0 0
を 使用 し た
(
回転 台
シ
ー
基板
0
ユ ニ バ
大きさ は
の
デ
1) S i C
･
基板 は 偏 光顕微鏡 で 観 察 し
光 源 に は 白色 光 お よ び そ れ に フ
｡
み
評価 方法
2
-
定した
ン
ョ
の カ ッ
サ
ー
光弾性 定 数 と 試 料 の レ タ
デ
シ
ー
作製 し た
ン
ョ
は
波長6 5 6
､
単色光
n m
､
ン
ドペ
ス
ー
､
ス
ポ
で行
トサ イ ズ1
ッ
ピ
マ ッ
∼
ン
∼
っ
4 FL
た
120 〝
､
セ ナル モ ン型
っ
を 取 り付け て 測
ー
m
m
コ
×
1 23
×
.
っ
た
｡
エ
ッ
､
チ
0 365
.
て 偏光顕微
い
m
m
1
c m
ため
の
ド状 に 加 工 し
の ロ ッ
切
､
｡
1
の
フ ォ ノ ン の 変動 は
ピ
条件 で 行 っ た
また
｡
顕微
､
波長 人
､
同 条件 で
､
ク シ フ ト に よ り歪 み 分布 を 調
ー
偏 光顕微 鏡 に ヒ
､
い
エ
｡
べ
｡
た
チ
ッ
タ
ー
( 最 高加熱 温度 :
ー
室 温 か ら 約1 2 0 0 ℃ ま で 加熱 し
｡
タ を用
ン
.
.
フ ォ ノ ン線 の
､
ー
を用
ー
た
っ
試験 片 を
分 解能0
四方 で ある
ン ペ ンセ
タ
ー
測定 は 基 板面 に 対 し後 方散乱 ( Ⅹ( 虚) 豆)
､
単結晶 の
S iC
､
ン を 測定す る こ と で 行
ョ
ンペ ンセ
コ
測定 は
て 試料 の レタ
い
ー
デ
ー
シ
波 長5 4 6
､
ン を 測定
ョ
12 50
した
｡
n m
ま
｡
ン
グ処理 に よ
グ処理 は
､
50 0
℃
っ
て
出現す る
熔融 K O
の
エ
H に1 0
ッ
チ ピッ トの 密
分間
､
Si C
基板 を
たt 2 2】
｡
結 晶 性 の 評価 に は
二
ー
､
降温 過程 に お い て も 同様 の 測定 を 行 っ た
度 を 測定 す る 手法 で 行
0
タ
レタ
｡
こ と を 確認 し た ア チ ソ ン 結晶 を 用 い
い
｡
を 取 り付 け た 高温偏光顕 微 鏡 を 用
浸 して 行
シ
ー
ト で 鏡面研 磨 し た
グ 測定 を 行 い
結 晶表面 の 転 位密度 の 評価 は
た
結晶内 部 の 歪
そ
.
( 日 本分光)
測 定範 囲 は1 0
単色光
た
､
顕 微 鏡 に 自在
｡
･
温 度 に 対 す る 試料 の 挙 動 観察 に は
の
また
)
ー
襲留応 力 が な い も の が 最も好 ま し い
､
S i C 基 板 面内 の
℃)
､
デ
ー
パ ピ ネ型
､
試験 片 は ( 0 0 1) 面 を 持 つ よう に3 6 7
｡
マ ン 分 光装置
｡
ー
て 測定 し た ｡
い
単結 晶 の ポ リ タ イ プ の 同定 お よ び 結晶内部 の 歪 み に よる
Si C
た
の
n m
て 歪 み が 存在 しな
っ
.
･
､
フ ィ ルタ
僅 か ら 計算 し た
ン の
ョ
｡
モ ン型 コ ン ペ ン セ
試料 の レ タ
､
応力 を 加え る 試験 片 に は
｡
り出 さ れ た 面 は ダイ ヤ モ
51 4 5
シ
ー
本研 究 で 作 製 した 測定 装 置 を 用
､
偏光 顕 微 鏡観察 に よ
=
デ
ー
トは
ッ
を 取り付 け て 観察方位 を 補 正 し た
定 の 応 力 を 加 え た 状態 で
一
鏡 で 測定 した
ラ
ジ)
て 発 生 す る 基 板面 の オ フ セ
っ
(G I F
n m
｡
試験 片 に
ー
ー
を 透 過 させ た 波長5 4 6
ー
は 偏光 顕 微鏡 に パ ピ ネ型 お よ び セ ナ ル
光弾性定数 は
レタ
トや研 磨 に よ
ルス テ
Si C の
､
ィ ル タ
結晶内 部 の 欠陥 や 歪 み 分布 を 評価 し
､
､
二 結 晶法 Ⅹ 線 回 折 装置 お よ
結 晶法 Ⅹ 線 回折 装置 で は
､
線 源 にC
u
ー
E
α
1 09
モ ノ
､
一
びⅩ線 プ レセ
ク
ロ
メ
ー
ッ
シ
ョ
ンカメ ラ
を用
タ に(1 1 1 ) Si を 使用 し た ｡
い
測
定 し た 回 折線 は す べ て 0 0 ユ旦で あ る
タ
ー
した
3
で 単色 化 し た ｡
測定は
3
-
2
-
ラ)
で 試料観 察す る ｡
が 変化す る
する
この
｡
性 の 識 別や
､
光軸角
､
はM
0 レイ ヤ
の
､
る 屈折 光 の
m
)
般的 な 方法 は
一
ー
α
Z
､
フィ ル
r
逆 格子 網 面 を 撮影
つ
の 観察法 は
コ
ノス
コ ン
､
ンサ
デ
光学性 な ど の 測定 が 可 能 で あ る
｡
また
トよ り テ
ス
コ
ー
トプ レ
トや
ー
レタ
､
デ
ー
コ
ー
光弾性効果 を 観 察
､
方法 で は 結晶 の
タ
ー
ー
軸性 と 二 軸
一
両観 察 法 で は
､
ン ペ ンセ
シ
試料 の 屈折率
､
レ ン ズ を 用 い て 平行光線 を 収
ー
この
ロ ッ
試料 に 平 行光線 を
､
プ 法 で 複屈折 と し て 捕 ら え られ
｡
通常
､
観察媒質中 で 2
､
光 は 偏光 で あ り
つ の
に比例 し
=
(
軸2
一
､
)
月J
ー
デ
検光 子 と 対
､
を 挿入 す る
とで
こ
ン の 大 き さ を 決定す る こ
ョ
に 分 か れ た 屈折 光 の 屈折率 の 差( n
つ
振動方向 は互
､
シ
ー
ョ
ン
(
点;
次 の 関係式 で 表 さ れ る
…
･
､
とも可
n m
い
に 直交 し て
) と 呼 ばれ
る
い
､
きさ に 比 例 す る
｡
複屈折 に よ っ て 生 ず
｡
一
軸性結晶 と し て 分類 され
､
結晶内 部 に 歪 み が 存在す る 場合 は 光弾性効果 に よ
方向 に も 複屈折 が 発 生 す る
) を 意味す
n l
｡
式( 1 ) よ り複屈折 を 算 出 す る
晶 に 属 す る 結晶 はc 軸 を 光軸 と す る
､
-
複 屈 折 の 値 と 試料 の 厚 さ ( d
､
結晶 の 持 つ 複屈折 は そ の 結 晶構 造 の 対 称 性 に 大 き く関係 す る
しか し
｡
2
式( 1)
偏 光顕微鏡観察 で は 斤を 測 定 し
｡
E
偏光子 と 検光子 を 直交 に した 状態 ( 直交
､
プ法で あ る
行路差 は レ タ
斤
い
ー
o
｡
これら2
2
コ
複屈折 の 光 の 振動 方向
､
複屈折 と は
; 10
ン カ メ ラで
試料 に 残留す る 内部 歪 み が 存 在 し た 場合
､
一
最も
｡
プ法 で あり
ー
ソス
焦点像 を 観察 す る
相加 お よ び相 減
｡
もう
｡
コ
また
､
物 レ ン ズ と の 間あ る ス
能である
ソス
現象 は オ ル
とも可 能で あ る
こ
れん光に し
る
ョ
偏光顕微鏡 と 複屈折
1
-
あ て て 形状 を 観察す る オ ル
ー
シ
｡
偏光 顕 微鏡 に は 二 種類 の 観 察方法 が あ る
ポ
ッ
軸 を 歳差 軸 と し て 上止0 面
C
､
Ⅹ線 プ レ セ
｡
そ
の
複屈折( 和
一
)は
刀J
｡
ー
110
-
､
C
6 H Si C の よ う に 六 方
-
｡
軸方 向 に 複屈折 を 持 た な
っ
て
屈折率 が 変化 し
次 式 の よ う に 歪 み ( S ; ･1 0
5
p
)
a
､
C
の
軸
大
( 刀 ㌢ 月 J) C S
=
斤/ d
レタ
デ
デ
ー
シ
ー
デ
ー
どち らも
｡
する
セ
ペ ン
=
シ
ー
コ
タ
ー
0 96 2
.
b
､
-
度を 式( 5) の
3
-
3
-
=
2
1 )6 H S i C
求め
-
､
ト
ッ
ンペ ンセ
､
そ
65 6
ー
コ
2
ほ どレ タ
い
ー
の
n m
へ
よびセ ナ
ル モ ン型
ン ペ ンセ
コ
偏 光子 お よ び 検 光 子 に 対 し4
タ を ス ラ イ ドさせ なが ら レ タ
単色光 を 用 い た
､
｡
なお
0
5
デ
ー
シ
レタ
､
ンがゼ ロ
ョ
デ
ー
式 中 の a お よ びb は
､
本研究 で 使用 した
コ
い
角度 で 挿 入
の
ー
タ を用
ー
ン ペ ンセ
ー
､
タ
ー
シ
ョ
コ
ン
ー
は
｡
ンペ ンセ
‥
式( 4)
･
ノ
=
場合 は 検光子 を 回 転 さ せ
タ の
ー
して 求め る
･
歪 み が 大き
､
平均値 を 次 の 式( 4) 中 の g に 代入 し
の
-
光弾性 定数は
･
ス ロ
ー
.
♂/ ユβ0
-
パ ピネ型 お
､
ト ご と に 与 え られ る 値 で あ り
β に代 入
R
( 朗 と に 比 例す る 関係 に あり
戸0 9 6 2 匝 j 6 2 与い
セ ナ ル モ ン型
式(2 ) に 式( 1) を 代
､
｡
タ
コ
､
1 625 である
=
鮮㌔座 b
(0 0
ー
光源に は
の ロ ッ
ー
また
｡
｡
の 二 点 を 読み 取 る ｡
｡
は 光弾性定数 で あ る
)
e w st e r
r
測定 に は
ン の
ョ
b
:
は歪 み
ン ペ ン セ
( 斤) を 求 め る
ン
( 尺)
ン
2
m
式( 3)
･
パ ピネ型 の 場 合 は
｡
と な る 目 盛り
a
ョ
…
･
は 大き な 値 を 示 す
ン
ョ
CS
=
シ
ー
レタ
た
1
.
次 式 が 得 られ る
､
式(2 )
･
( 1 0. 1 2 N
こ こ で 比 例定数 C
入す る と
…
光源 に は 5 4 6
｡
♂/ ユβ0
･
546
n m
…
･
､
消 光位 を 示す 二 点 間 の 角
の 単色光 を 使用 し た 0
式( 5)
光弾性 定 数測定装置 の 概説
､
第3
-
3
-
2
-
節 の 式( 3 ) ;
1
単結 晶基板 の 面 に 平行 に 加 え
基板 の 厚 さ d を 代 入 し て 求 める
鏡 で 構 成す る 装置 で 行う
｡
､
=
C Sを
用 い て 求め る
光弾性 よ っ て 発 生 す る レ タ
般 に測 定 は
一
｡
斤/ d
､
偏光光源
､
ー
デ
シ
ー
強度 試験機
､
111
-
ョ
ンR
を
偏 光顕微
本 研 究 で は 同 様 な 構成 の 光弾性定数測定 装置 を作 製 し
-
力Sを
｡
､
光源 に
波長6 5 6
鏡 を用
n m
い
た
の
単色光
｡
装 置 の 写真 お よ び 概 略 図 を F i g 3 3
､
レタ
ー
デ
ー
シ
ョ
-
.
試料準 備 が 最も 簡単 な 3 点 曲 げ と し
レス
部 に 取り付け た
取り付 け
3
｡
また
､
ル ビ
､
ー
-
ン ペ ンセ
コ
2 に 示す ｡
タ 内蔵 の
ー
偏光 顕 領
本 装置 の 応 力 の 印加 方法 は
を 切 り 出 し て 作 製 し た 支点 を 強度試験 器 の
トを 良好 に した
ン
次式で 求め ら れ る
､
フ
｡
点曲 げ試験 で は上 部支点 が 接 す る 試 料 中 央 の 最 下 部 に 最大応 力 が 発 生 す る
値 ♂( P a) は
､
測定誤差 を 少 なく す る た め 水準器 を 用 い て 光学 台 に 精度 良く
装置全体 の 光学系 ア ラ イ メ
､
ン の 測定 に パ ピ ネ 型
｡
そ
の
｡
3 ⊥Ⅳ
0
■
+
2 曲
こ こ で 明 N)
る｡
､
瑛m)
2
叫m )
､
本測定装置 で は
､
上(
､
m
)は荷重
摩 3 6 5 ×1 0
.
●
4
m
､
試料 の 厚 さ と 高 さ
､
臍 1 23 ×1 0
.
-
11 2
-
3
m
下部
､
エ 2 96 ×1 0
=
､
の 二
.
●
3
支 点 間 の 距離 で あ
m
とした
｡
･
〓
〕
-
Fi g
3 3 2
-
･
-
M
e asu
rm
e n t S y St e m
fo
r
p h o t o el a s ti c
c o n str a n t of
6 H Si C
-
si n
gl e
c r y st al
･
3
3
-
2
-
顕微 ラ
3
-
マ ン 散乱 は 光 の
ラ
マ ン 分光法 の
非弾性 散乱 で
､
光 と 格 子 振動 の 相 互 作 用 に よ り
数 の 異 な っ た 光 が 放 出 さ れ る 現象 で あ る
だ け ず れ た 振 動数 を 持
ンシ フ
ノ ン
光 と なり
つ
ト に 寄与 した 光学
( 横モ
そ の 散 乱光 は
｡
フ ォ ノ ンに
､
合
っ
があ る
､
てそ の
物質 固 有 の 億 を 示 す が
光学 フ
ォ ノ ン 線 の 振動 数 は
数側 に シ
トし
フ
フ ォ ノ ン線の
りが 生 ず る
は
変化 す る
れは
ピ
こ
とも 可 能で あ る
ク 位置 の シ
ー
可 能 で ある
般に
圧 縮 応 力 を 受け る と
､
フ
また
｡
こ
れ を用
T O フ ォ ノ ン
｡
は
14 5
.
n m
｡
キ
リ ア
ャ
｡
レ
ザ
ー
ー
光 は プリ ズ ム
い
に は 迷光 の 高
い
除去率 を必 要 と す る た め
用 する
般 的で ある
が
を 約1
/ノ
m
一
て 試料ま で 導入 し
｡
また
直の 場合
マ ン 分光 装
ま で 絞り
､
微小領 域
､
､
､
､
装置 は
この
る
い
発振線 が 強 い ため 主 に 利 用 さ れ る が
の
本 の 発振 線 が あ る
顕微 ラ
キ
､
存在 に よ
ャリ ア の
影響 を 受 け な い た め
の
光 源 と し て 最 も多 く 使 用 さ れ て
レ ン ズ な ど を用
る｡
フ ォ ノ ン 線 は 高波
線 の 半 値幅 に 広 が
フ ォ ノ ン
振動 の 量 子 が
-
と5
の
場
っ
半値 幅 や
､
ト 量 を 測定す る こ と で 単結 晶試料 の 結晶性 や 歪 み な ど を 評価す る こ とが
器 に よ っ て 構 成さ れ る
で 合計7
こ の
｡
｡
-
n m
距離 や 結合角 に
て 半導体結晶 中 の キ ャ リ ア 濃度 な どを 定 量
い
､
マ
.
.
フ ォ
結 晶構 造 に 乱 れ が 存 在す る と
､
その
､
F i g 3 3 3 に 顕 微 ラ マ ン 分光装 置 の 概 略 図 を 示す ｡
488 O
マ
｡
原 子 構 造 に 存在す る プ ラ ズ
､
て 影響 を され る こ と が 原 因 で あ る ｡
化する
一
｡
試 料 中 に キ ャ リ ア が 存在 し た 場合
､
の
分
基本的 に 試
､
試料内部 に 歪 み な どが 存在す る と 影響 さ れ る
､
半値幅 は 広 が る 傾 向 が あ る
こ
｡
ば ね 定 数 は 原 子結合
｡
ー
ラ
｡
とT O
フ ォ ノ ン)
振 動数 は
ンの
ネル ギ
エ
ト と 呼 ばれ る
ン シフ
ォ ノ
入 射光 と は 振 動
､
フ ォノ ンの
ド の 光学
ー
ら の 光学 フ
これ
｡
引張応 力 の 場 合 は そ の 逆 と な る
､
LO フ ォ ノ ン
(縦 モ
L O フ ォノ ン
料 を 構 成す る 原 子 結合 の ば ね 定数 に よ り 決 ま る
よ
試料 の
､
入射光 と の 振 動数差 は ラ マ
､
フ ォ ノ ン)
ド の 光学
ー
概説
､
干渉 フ
は
の
そ
の
ィ ル
光源
､
A
､
r
レ
他に4 6
タ
分光 器
､
ー
7 0
,
､
∼
ー
51 4 5
波 長板
散乱光 は レ ン ズ を 用 い て 分光器 に 集光 す る
ダ ブ ル ある
､
い
は トリ プ ル
検 出 器 に は 光 電 子 倍 増 管 やC C
レ ンズ の
倍率 を 変 え る こ と で
の 測定も 可 能 で
ー
ある
114
-
｡
レ
D
ー
モ ノ
ク
ロ
を用
い
ザ
のス
ー
､
である
.
.
1/ 2
ー
ザ
検出
､
メ
ー
｡
タ
n m
｡
ま
照射
､
分光 器
ー
を使
光 量 を 測定 す
ポ
ッ
トサ イ ズ
S
pe
Cl m e n
F ig 3 3 3
-
.
-
S ch
S
p
e m a ti c
e Ct r O S C O
fi g u
p
lC
-
re
of
an
a n al y s I S
115
一
e
.
q u ip
m e nt
fo
r
R
a m a n
3
-
六 方晶S i C
4
3
4
-
1
-
S iC
バ ル ク 単結晶 の
評価
単結 晶 の 欠陥
光学 顕 微 鏡 で 観 察 さ れ る S i C 単 結 晶 の 欠 陥 に は
M i c r o p i p e : F i g 3 4 1 ( a))
-
-
と
-
.
がある
の
や
ロ パ
イク
は 普通
､
サ ブ〃
､
イ プは
m
数〝
∼
程度 で あ る が
m
パ
イ プ は ほ ぼ c 軸方向 に 伸 び て お り
二
本が
される
イ プ の 中 で 昇華
こ
とで
方
一
る
六 角形
｡
e g a ti v e
イク
マ
､
ロ パ
イク
マ
パ
(N
クリス タ ル
も
在する
｡
また
もあ
た
｡
分か
っ
イ プと 同様 に
､
マ
クリ
の 二
-
イプ (
ロ パ
の タイ
つ
プ
パ
イ プ 状 の 欠陥 で あ る
蛇行 し て 伸 び て
､
パ
｡
0 〃
い
イク
ロ
イク
ポ アは
また
｡
るも の や
ロ
､
マ
イク
( F ig
ロ
ポア
､
パ
イ プは
ス タ ルの
マ
､
､
イク
6 H お よ び4 H S i C の
形態 に
長時 間 高 温 に さ ら
､
安定 な結 晶面 が 発達 した ネ ガ テ ィ ブ
ィ
イク
マ
-
｡
､
ロ
ル は大きい
ブク リ ス タ
成分 の う ち
ア チ ソ ン法
､
ま
レリ
ポア
の
ロ パ
もの で50
ル に は 黒色 の 物 質 が 詰 ま
改良 レリ
､
ー
違 い は 観察 され なか
-
っ
マ
イク
た
116
｡
-
ロ パ
っ
て
3 FL
い
m
るもの
たS i も しく はC
っ
の
成
｡
法 で 作 られ た す べ て
イ プや
∼
を越 え る も の も 存
m
〃
イ プ は 種結 晶 を 使 用 す る 改 良 レ リ
結 晶の 間 で
欠陥 で あ
大 き さ は 直 径約 1
化 学 量 論的 に 余剰 と な
法
ー
の
内壁 が 六 角柱状 に 発 達す る と ネ ガ テ ィ ブ ク リ
の
3 4 1( c))
-
.
ポ ア やネ ガ テ
しか し
｡
股に分かれるも
二
､
もあ る
･
析出 が 生 じ た 結果
ネ ガ テ ィ ブクリ ス タ
､
-
､
に達するもの
イ プ の 断 面 は 円 形 か( 1 0 0) 面 で 構 成 され
面 で 構成 さ れ て い る マ イ ク ロ
･
m
穴 の 直径
｡
に 転 じ た と 考え ら れ る ｡
こ れ は気 泡中 の ガ ス
晶 中 に 観察 さ れ た
｡
-
.
あ る い は 原 料 中 の 不 純物 が 析 出 し た可 能性 が 考え られ る
､
マ
れた
: F i g 3 4 1( b))
Ore
ポ ア はS i C 単結晶 中 に 独 立 し て 存 在す る 球 形 を し た 気泡状
ロ
が 大勢 で あ る が
の
の
y S t al)
Cr
-
ス タ ル に 転 ず る と 考 え ら れる
の
p
大き い も の で は 1
､
本 に な る も の も 多く観察 さ れ た
一
い
｡
-
結晶 を 完全 に 貫 通 し た 中 空 の
､
た六 角形 を し て
る
( M ic r o
イ クロ ポア
イク
マ
｡
マ
た
マ
､
大 きく 分 け て
､
マ
イク
ロ
ー
ポア
のS iC
単結
法 だ け に見 ら
､
ネガ テ ィ プ
( a)
30 〃
:
Fi g 3 4 1 S E M
ph α甲 甲h s
･
( a):
m
i c r o p l pe
,
of
( b) :
mi
-
cro
117
20 〃
ヱ
d ef t ct s i n Si C
p
-
ore
,
si n
( C):
;
3 0 ㌢m
:
( C)
m
g] e
g
ne
:
m
:
c ry s t al s ;
ati v e
c r y st aJ
,
3
4
-
2
-
イク
マ
ロ パ
イ プ周 辺 部 の 内部 歪 み と そ の 応 力分布【2 3】
各種 製法 で 作 成 さ れ た( 0 0
し たと こ ろ
良 レリ
に よる
を
干渉 パ タ
オ
､
ア チ ソ ン 結 晶お よ び レ リ
､
結晶には
ー
プ
ー
ロ パイ
ン
･
イク
マ
ポ
歪 み が 存在 し て
イク
リ
ス タル
ロ パ
レタ
が写
っ
て
るがそ
い
た
っ
Fig 3 4
-
-
.
｡
はさらに
2(c)
レタ
黄色 の 領域 は
をF ig 3
-
.
マ
､
イク
-
た
た
H
-
Si C の 結 晶 で
-
･
バ
ー
4 2( b) で は 暗 い
ン
ー
-
は
どの
､
称 な 分布 で あ
干渉 パ タ
ー
っ
ンで
よう に
この
｡
まず
､
イク
マ
ポア
ロ
が遅
い
が5 3 0
ン
ョ
の テス
n m
は
マ
ン の 青 色 を 示 す領 域 は
ー
敦 して
一
の 任意 の
イク
長い
､
トプ レ
い
トを顕 微鏡
ー
そ
､
る 状態 を 表 し て
0
に9 0
い
帯状)
マ
イク
た
｡
(
ロ パ
バ
ー
ロ パ
,
い 光 の 振 動方向
複屈折 が ゼ
(Ⅹ
･
の
応力
の
ー
ず れ た 関係 と な っ て
0 3
線を以下
個所 は
､
計 3 点 で あり
パ
中心
､
干渉 パ タ
の0 1 の
他
､
ー
マ
歪 み が 存在 しな
､
イ プ周辺 部
の
118
それ
複屈折 の 光 の 振 動
る｡
:
最小屈折率 n l を 示す振
0 2
､
-
で
ある
｡
ま
紫色 の 帯状 (
､
この
｡
干渉パ
線 に 対 して 対
0 3
対称軸 と 称す る )
イク
ロ パ
｡
この
イ プ の 中心 か ら わ ず
箇所 を 示 し て
る｡
い
内部 歪 み に よ る 応 力分布 を 知 る こ と が で
方向 と 光 の 振 動方向 の 関係 を 次 の よ う に 調
-
｡
ン の
い
ンの
ー
い
(i s o g y r e) と 呼 ば れ る
イ プ の 周 り に も例 外 な く 見 い だ さ れ
ロ の
こ の 状態 を
｡
最大屈折率 n 2 を 示す振動 方向)
:
に 観 察さ れ ア イ ソ ジ ャ
-
る
い
光 と遅
点 に お け る 光 の 振動 方 向 を 決定 し た
イ プ の 位置 を 表 し て
が速
光 の 振 動方向 ( z
こ の0 2
の速 い
点で
の
の 鏡筒 に
トを 挿入 し た 状態 か ら 試料台 を 回 転 させ 干渉 パ タ
ー
プ周 辺 部
の0 1
図中
シ
ー
トの それらと
ー
光 の 振 動方向 か ら マ イ ク ロ
｡
､
ど の 製法 で 作成 さ れ た 試料 か ら も複屈折 は 観
相加 の 振 動方向 の 関係 か ら互
ロ パイ
か に 離 れ た0 2 お よ び0 3
きる
も
写真右 上 に は ネ ガ テ ィ ブ ク
｡
ない
い
イク
マ
｡
面内方向 に 働く内部
1)
･
､
振 動方向 が 偏 光子 も しく は 検光 子 の 振動方向 と 平行 な と こ ろ は 消光 し
､
Fi g 3
タ
短い
改
､
イ プが 存在 す る 試 料
法 で 作製 さ れ た4
は 複屈折 は 見 られ て
干渉 パ タ
｡
､
方 向 は 十 字線 で 示 し て あ る が
､
デ
ー
テ ス トプ レ
｡
4 3 に 示す ｡
動方 向)
しか し
｡
｡
相減 と い う
変化 を 観察 し
ー
と は (0 0
ン が 観察 され
ー
ス タ ル の 周辺 部 か ら は
光 の 振 動方向 が テ ス ト プ レ
､
改良 レリ
る｡
の 周辺 に
挿 入 し て 撮影 した も の で あ る
相加 と い う
､
ロ パ
イク
マ
-
ン が 観察 さ れ た こ
イ プ の 周り に は 同 様 な 干渉 パ タ
ロ パ
察 され な か
おり
ョ
い
た
っ
プ法で 観 察
ー
味 が 羽 を 広 げ た よ う な 特徴 的 な 複屈折
､
) ( b) は
a
-
コ
ラ で 同 じ場 所 を 撮 影 し た顕 微鏡写真 で あ る
ー
シ
ー
る こ と を示 し て
お よ びネ ガ テ ィ ブク リ
い
デ
ー
4 2(
-
.
ラ お よ び 直交 ポ
ー
い
Fig 3
｡
て オル ソス
い
結晶 に は 複屈折 は 観 察 さ れ なか
ー
イ プ の 周辺 部 だけ に
が観 察 さ れ た
ン
ー
プ周 辺 部 に 強 い
マ
基 板 を 偏光顕微鏡 を 用
1 )S i C
･
-
べ
た
｡
F ig 3
.
-
4 4 ( a) の よ う
-
に ス ラ イ ドガ ラ ス を 万力 で 圧
縮する と
偏光 顕 微鏡観察 と 同 条件 の 直交偏光 下 で は圧 縮方
､
向 に 速 い 光 Ⅹ が 振 動す る こ とが 確認 され た
,
留して
(Fig
た
パタ
間
､
ら
､
3 4 4( b))
-
.
テ
ー
プを 同様 に 観 察す る と
これ らの
-
｡
間 で は そ れ ぞ れ 引張
0 1
-
0 3
-
.
ロ パ
マ
-
デ
ー
に 示す よ う に
4 5
い
ク トル を持
っ
2 6】
｡
ョ
振動方向 の プ ロ
｡
マ
､
イク
い
､
マ
､
ロ パ
イク
､
-
0 2
間
の
パ
-
4
-
6
転位線 の 中 心 か ら 同
一
2 4 2 5】
｡
-
｡
119
-
の
い
こ とか
内部応力 が マ
､
大き な バ
半径 上 に あ る 点 で は
い
0 2
る こ と も 判明 し た ｡
ー
螺旋転位 の 場合
t
い
-
イ プか ら 離 れ る に 従
ロ パ
イ プ 周 辺 部 は そ れ か ら 考え ら れ な
節 で 議論 する
い
イ プが 発 生 す る 理 由 は
る1
干渉
､
ま た こ れ ら0 1
｡
は圧 縮 と 引張
螺旋転位 以 外 に 歪 み の 発 生 原因 が 存在 し て
て は第3
トと 比 較す る と
ッ
最大応力 が 存在 し て
い
の 振動 が 確 認 さ れ
イ プ 近 傍 で 最も大き
ま た そ の 応力 は マ イ ク
ロ パ
,
速 い 光 の 振動 が 見 ら れ る 0 1
､
ン の 対称 軸 上 で
ー
て 引張 の 応 力 が 残
っ
光z
い
る と考え ら れ る
値は マ イク ロ
た 螺旋転 位 に よ る も の と 報告 さ れ て
しか し
つ い
ンの
干渉パ タ
､
く こ と が 判明 した
示したことか ら
原因に
-
イ プ周 辺 部 で
法則 に 従 っ て 勢断 歪 み が 発 生 し
示す【
シ
ー
イ プを 中心 に 点対称 で 分布 し
て 減衰 し て
4 3 の
-
.
引張方向 に は 遅
､
圧 縮 の 応力 が 生 じ て
､
ロ パ
イク
関係 と F i g 3
製造時 の 延伸 に よ
､
光 の 振動 が 見 られ る 0 1
間で示す レ タ
こ れ ら 領域 に
従 っ てFig 3
イク
ロ ハ ン
ン の 対称軸 上 で 遅 い
ー
0 3
-
るセ
い
また
｡
ー
ス ペ
フ ッ クの
､
一
ガ
っ
定 の 応力 を
特異 な 内 部応 力分布 を
る と 考え られ る
｡
そ
の 発生
●
.
Fi g 3L 4- 2 A p ol a ri zi n g
ic
m
･
p
r O S C O
( 0 0 1 βi C
･
m
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.
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mi
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-
.
-
.
c ro
p ip
e
3
4
-
3
-
単結 晶 の 顕 微 ラ マ
S iC
6 H お よ び4 H S i C の(0 0 1)
-
-
4 6( a) ( b) に 示す ｡
-
散乱 ス
-
ピ
･
ク が観 察 さ れ る
ー
｡
ペ
｡
れは
る｡
組成 の ず れ は
7 60
､
こ れ ら は 六 方晶S i C
∼
780
c m
Jl
一
､
ア チ ソ ン 結晶 に 比
般 的 に 原料 の
ロ パ
べ極めて
1)S i C
･
マ ッ
ピ
TO フ ォ ノ ン
､
-
お よ び4
H Si C
-
-
弱か
ン
た
っ
っ
を 示 し た 領 域 に 高波 数側
トが 見 ら れ た
｡
な 分布 で 観 測 さ れ
あっ た
ピ
線の ピ
ー
フ ォ ノ ン線である
マ
へ
のシ フ
イク
ー
ピ
ロ パ
ト
る こ と を 示 して
い
法で は
お よ び 改良
発 生 は ほ と ん ど抑 え ら れ
レリ
ー
い
条件 で 結 晶 の
成 長雰
､
観察 され る ピ
､
各
ク が顕 著 に 現
レリ
ー
｡
相であると
い
る
い
っ
マ
イク
た
｡
ロ
ポアやネガ テ
イク
マ
ロ
ブク リ ス タ
ィ
ポ アやネガ テ
たが
っ
ク シ フ トが顕 著 に 見 ら れ た ｡
ン
グ 測定
の 結 果を
ィ
イク
イク
F i g 3 4 7 ( a) ( b)
-
-
.
イ プ 周 辺 部 の 応力 分布 と比 較す る と
( 図 中 の 赤色領域)
､
-
-
ー
マ
イク
.
-
12 4
-
マ
､
ク
も
ロ パ
ち
ロ パ
-
4
-
周
イ プ周
ロ パ
イ プを 含 む
に示 す
､
イク
ル の
ょ
｡
偏光 顕
う ど圧 縮
引 張 の 領 域 で は 低波数側
偏 光 顕 微鏡 か ら 見 出 さ れ た応 力分布 ( F i g 3
｡
ル
ブク リ ス タ
マ
､
マ
-
､
こ れ ら の シ フ ト は 6 H お よ び4 H S i C の 両
､
ー
一
が 化学 量 論 比 よ りも大き
ク位 置 に 変化 は 見 ら れ な か
マ ッ
た
｡
-
.
付近 に それ ぞ れ 鋭 い
ク 位 置か ら単
ー
Fig 3
､
｡
グ測定 を行
単結晶 基 板 の
微鏡観察 よ り 明 か と な
フ
.1
m
-
S i S i 結合 の
､
辺 部 か ら は 応 力 の 存在 を 示 唆す る ピ
6H
ォ ノ ン線 の
モ ル 比 のS i/ C
単結 晶 に 含 ま れ て
イ プ 欠 陥周り の
辺 部か ら は
付 近 と9 7 0 c
結 晶組 成 の ず れ が S i 原 子 が C 原 子 よ り多 く存 在 し て
､
の 制御 を 充 分 に 行う た め
各種(0 0
-1
に よ る 測定結果 を
越 え た 付 近 にS i S i の 結 合 を 示 す ピ
育 成 が 行 わ れ る こ と が 原 因 で あ る と 考え られ る
囲気
c m
マ ン 分光法
結晶特有 の T O お よ びL O
ど の 結晶も フ
､
ア チ ソ ン 結 晶で は5 0 0
｡
れた
こ
単結晶 基 板 の 顕 微 ラ
ク トル には
製 法 で 作 製 さ れ たS i C 単結 晶 は
考えら れ る
ン 分光法 に よ る 評価
へ
の シ
イ プ周 辺 部 と も 同 様
5)
を 裏付 け る 結果 で
(
.
弓
d
)
h
･
l
叫
S
-
宕
ぃ
ぃ
占
)
-
4 0
5 00
6 00
70 0
W
Fig 3 4 6
-
.
-
R
a m
a n
a v e n u m
s c a tt e ri n
80 0
be
g
s
r
(C
p
-
m
9 00
1 0 00
1
)
e ct r a
of
( a) : 4 H S i C
-
,
a n
d
( b) : 6 H Si C
-
4 H - S i(
1
6 日- Si C
R
a n lこI n
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Fig 3 -4 r 7
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m
ic
r o
'
O
pi p
Pi p
e
･
e
of
( a):
4 H -S iC
.
a n
d ( b) : 6 H L
-t
3
4
-
イク
マ
求め た
光弾 性 定数 と 内部歪 み の 応 力 の 測定【2 7】
4
-
ロ パ
そ こ で 光弾性 測定装 置 を 用
い
｡
た
｡
厚 さ0 3 6 5
m
.
シ
ー
･
の( 0 0
m
･
(( 0 0
r e w ste r
る 光学 ガ ラ ス
の持 つ
･
値2 0
R
､
面内)
1)
.
度の
イク
マ
イク
マ
ロ パ
折 を 示 す場 所 の レ タ
227
た
､
ろ
､
であ
n m
4H の
っ
た
15 7
=
｡
M
1) 6 H S i C
-
あっ た
で
この
｡
に近 い
シ
ー
ョ
ン
個々
｡
ー
い
単結 晶 の 光 弾性定 数 の 決定 を 行
っ
158 M P
=
d
値は
値 で ある
2 00 M P
a
-
と求め ら れ
マ
イク
､
m
測 定 には
0
m
､
の( 0 0
1 ) 6 H Si C
･
-
直 径1
5 〃
-
S
=
133 M
イ プ近傍
っ
て
の
∼
､
そ
億 は皮
の
16 6 M P
であ
a
｡
これ らの
結果 を
-
T a b le 3 4 1 M
-
-
i n te r
n al s t r e s s
ar o u n
d
m
i c r o p ip
es
.
m aXlm
匹
品
6H
4H
-
-
es
諾
:三
言芸蒜琵監)
Sa m
a
pl e 也i c b
(
ess
m
)
i nt e
u m
m al
(
S tr e S S
M P
Si C
13 5
∼
227
1 13
Si C
15 1
∼
35 0
1 (X ト2 0
ー
127
-
1 54
た
｡
∼
ま
大き な差 が な い こ と が 判 明
-
a xi m u m
程
内 部 応 力 を 概算 し た と こ
T a b l e 3 4 1 にま と め る ｡
､
=
っ
'
した
m
イ プ 近 傍 に 見 ら れ る 最 も 強 い 複屈
ポリタイ プによ
､
光 弾性 定数
｡
ロ パ
ロ パ
ー
光弾性 実験 に し ば し ば 用 い ら れ
､
法 で 作製 さ れ た 厚 さ0 5
イク
=
6 H Si C の
､
.
の マ
斤/ d
を加 えて 試料 の レ タ
a
こ の 結 果か ら
｡
式( 3 ) を 用 い て そ の 応 力 を 計算 す る と
∼
著者 が 知 る 限 り で は 報 告 さ れ て
､
を 偏 光顕 微 鏡 で 測 定 し た と こ ろ
場合 も 同 じ 光 弾性 定数 を 用 い て
お よ そ1 0 0
･
α を用
て
イ プ周 辺 部 に 存在す る 応力を求 め た
デ
ー
n m
改 良 レリ
､
イ プ2 3 個 を 選 ん だ
ロ パ
(00
､
r e w ste r
求 め た 光 弾性 定数 を 用 い て
単結 晶基板 の
て
と求 め ら れ た
4 Ob
∼
.
い
式( 3) :
い
､
単結晶 に 外 部 か ら 応 力
1) S i C
ン を 測定 し た と こ ろ
ョ
は2 7 3 b
て 発 生 し た 内 部応 力 を
っ
計算 の た め に は 光弾性定数 C が必 要 で あ る が
0
な
デ
イ プ周辺 部 の 歪 み に よ
∼
16 6
)
a
3
4
-
ロ パ
イク
マ
観察 した と こ ろ
干渉パ タ
温度 の 上 昇 と 共 に
､
デ
シ
ー
度で
ン
ョ
の 点)
わずか0
.
ー
に過
ら に 高温領 域 で も
この
､
室温 ま で ゆ
っ
の
ン が小 さく な
ー
しかし
｡
1 7 %
.
とな
た
っ
-
-
-
の
緩和 が 起 き て
一
r
郎/
斤r
､
る と 断定 し た ｡
い
室温 で の
斤r :
歪み
｡
の
変化 量 を F i g 3
.
-
4
-
で は ほ と ん ど歪 み が 緩和 さ れ て
い
る可
くり と 降温 しなが ら 試料 を 観 察す る と
歪 み に 変化 は 見 ら れ な か
っ
た
､
イク
ロ パ
｡
128
-
ー
そ の 減 少率 は
々 に 減少 し
9 に 示す
､
｡
また
､
､
さ
結晶成長 温 度
｡
また
､
加
イ プ周辺 の 歪み は
室温 に 戻 し 他 後 に 観 察 し た 結果
-
､
能性 が 考 え ら れ る
マ
レタ
勘 : 測定 温
尺
､
減少率 で 引 き 続 き 歪 み の 緩和 が 起 こ る と 想定す る と
｡
て
.
℃ を 越 え た 温 度 域 で は歪 み が 徐
7 50
､
っ
の 偏 光 顕 微鏡 写 真 を F i g 3 4 8 ( a) ( c) に 示 す ｡
減少率 ( 岬
加熱過程時 の 変化 を 辿 る よ う に 回 復 し た
の
高温偏 光顕 微 鏡 を 用 い て 加熱 しな が ら
イ プ周辺 部 の 干 渉 パ タ
歪み
て
っ
､
関係
の
室 温 か ら7 5 0 ℃ ま で は は ほ と ん ど変 化 が な く
､
減少 率 が 2
付 近 ( 2 3 0 0 ℃ 前後)
熱後
ころ
ロ パ
℃まで
250
温度に よ
､
ぎな か っ た
の
イク
マ
値 の 変化 か ら歪 み
を 求め た と
℃で は歪み
1 2 50
の
室温 か ら1
縮小 は
ン の
( 斤)
4 5 %
の 挙 動を
イ プ 周 辺 部 の 内部 歪 み
い く 傾向 が 観 察 さ れ た ｡
この
イ プ周 辺 部 の 歪 み と 温度変化 と
ロ パ
イク
マ
5
-
､
加熱前後 で そ
Fig 3 4 8
-
.
-
A
画 a ri 云n g
(( m l)S i C
( C) 1 2 5 0 ℃
at
匹i c d mi
Ⅷ
(わ:
o
te m
.
-
129
pe
ph
囲
u 陀,
c ro s cQ
-
α o g r ap
(り:
750
℃
,
(
辞
)
亡
○
葛
n
p
巴
∽
S
巴
)
S
0
0
5(X)
T
Fi g 3 4 9
-
.
-
R
e d u c ti o n
m
ic
r o
p lp
7 50
e m
pe r a t u r e (
of
e S
一
i nte
a n
aS
130
a
℃)
f
-
u n c
r n al
ti o
n
of
st r e s s
te
m
pe
a r o u nd
r at u r e
.
3
4
-
マ
内部歪 み の 発 生 原 因
6
-
イク
ロ パ
イ プ 周 辺 部 の 内 部歪 み
弾性 モ デ ル を 作製 し
アクリ ル板
( 厚 さ.6
し た 穴 を 開け
発生 機構 を 明ら か に す る た め に
の
再現 す る こ と を 試 み た
､
m
で 作製 した
)
m
(Fig
光 弾性 モ デ ル は
｡
3 4 1 0)
-
.
｡
穴 か ら 円 盤 の 縁 ま で 切り込 み を 挿 入 し た
､
布 を 再現 を 想定 し
な
の
い
円 盤状 の
ロ パ
イ プを 模
イ プ周 辺 部
ロ パ
の 応 力分
切り込 み に 沿 っ て 圧 縮 と 引 張 の 力 を 外 部 か ら加え た と こ ろ
モ デルの
､
イク
マ
｡
残留 歪 み
､
中央に はマ イク
モ デル
-
内部歪 み の 光
､
､
F i g 3 ヰ 1 1 に 示 す よう に 直交偏 光 下 で マ
イク
た
イ プ 周 辺 部 に 存在す る 内部 歪 み 分布 を 忠実 に 再現
.
こ の 結果 か ら
｡
した も
の
モ デ ル
､
と 考 え られ る
部歪 み 分布 は
Fig 3
､
はマ イク
また
｡
､
ロ パ
イ プと 全く 同 様 な 干渉 パ タ
ロ パ
デ ル か ら 考察す る と
モ
-
イ プは 螺 旋 と 刃 状 の 複合転位 を 持 つ
バ
ガ
ー
ー
イク
ン
を観測 し
イ プ の 周辺 部が 示 し た内
ロ パ
歪 み 分布 と 酷似 し て お り
4 1 2 に 示す よ う な刃 状転位 の
-
.
マ
ー
マ
､
イク
ロ パ
ク ト ル を 有す る こ と で 歪 み を 発 生 し て
ス ペ
い
る と 考え ら れ る ｡
方
一
イク
マ
､
イ プ の 偏 光顕微 鏡 に よ る観 察か ら
ロ パ
原 因 を見 出 し た
｡
刃 状 転位 の
方向 に 相当 し
､
そ
の
関係 に あ る
タ
(0 0
から
ン
ー
1) 面内 で
･
そ
､
は<
発 生 しや す い が
致す る も の と
の バ
そ
約1
､
ガ
ー
100 >
､
5
0
じマ イク
ロ パ
を持
イ クロ
つ マ
結晶方位 を 調 べ る と
中の
マ
ー
イク
ロ パイ
く 見 られ る が
こ
ー
ガ
-
とが判明した
｡
バ
) (b) に 示す
a
-
.
､
(0 0
マ
い
た
しか し
｡
イク
ー
ス ペ ク
ト
ー
ガ
ー
べ
､
六 角形
100 >
ス ペ
ー
ガ
ー
の
ー
後者 の
｡
-
131
-
一
一
例を
∼
3
0
とは
裏側 に 六 角形 の 断面
､
ン の 対称軸 は こ の
断面 か ら こ の
21 0 >
べ
ク トル が
-
表側 に 楕 円 形
長軸方位 に 従
ク ト ル が 本 来あ る
ス ペ
ク ト ル が完全 に
マ
イク
ロ パ
楕円の
イ プ周辺
ず れ て 位置 し て い た ため
一
致 して
い
なか
こ の よう に 断面 が 楕 円形 に 歪 ん で
､
て 同 様 に 楕 円 断面 の
ス ペ
ー
､
.
か ら 約2
も 同様 に <
ル
バ
が 見出 さ れ た
プ の 干渉 パ タ
ロ パイ
この
ガ
ー
-
｡
1) 基板 面 の
｡
イ プ 周 辺 部 の 干渉 パ
こ の F i g 3 4 1 3( a) と(b) は どち ら も 同
･
･
パ
六 方 晶S i C 単 結 晶 の 場 合
｡
バ
の 二 つ
に 対 し垂 直 の
節参照)
2
-
は挿入 し た切れ 込み
ルで
方 向 な ど に 刃 状 転位 の
敦しな い もの
一
プ を 数多く観察す る と
そ れ ら もす
､
デ
4
-
よ り求 め られ る
ン
ー
楕 円 断面 の 長軸 は <
､
示す バ
ンの
< 210 >
､
F i g 3 4 1 3(
､
致 して
一
モ
､
向きを決定 した
ル の
ほ どず れ て
イ プである
長軸 の 方向 と 完全 に
干渉 パ タ
110 >
イ プを 撮 影 し た 写真 で
パ
(第3
ン の 対称軸
ー
ク ト
ス ペ
ー
捕 ら え た 偏 光 顕 微鏡写真 を
向き は
の
別 の 内部歪 み の 発 生
つ
一
偏 光顕微鏡 に よ り観察 され る マ イ ク ロ
､
や<
ク トル
ス ペ
ー
方位 と 干渉 パ タ
の
∼
ガ
ー
方位 は 干渉 パ タ
の
こ れ を利 用 し
｡
バ
もう
､
い
っ
た
｡
の
､
結晶
る も の が多
た 歪 み 分布 を 持
て
い
る
き方位 よ り 数度ず れ て 存 在 す る
こ
と
っ
っ
は
､
の は
単結晶 の 内部 で は 希 な こ と で あ る
､
｡
従
っ
て
こ の ように
､
結晶成長温度 か ら 冷却 さ れ る 時 に 起 こ る 結晶 の 収縮 が
影響 を 及 ぼ し
､
そ
の 周辺
マ
イク
部 に 歪 み が 発 生 し た 可 能性 が 考え られ る
節 で 報告 し た 冷却 時 に マ イ ク ロ
が 可 能な結 論で ある
断面 が 楕 円 形 に な
パイ
｡
ロ パ
こ
っ
て
い
イ プ の 断面 形 状 に
れは
､
第3
- 4
プ の 周 辺 部 の 内部 歪 み が 増加す る 現象 を 裏付 け る
｡
-
1 32
一
るも
-
5
こ
と
.
-
ぃ
い
-
e x
Fi g 3 4 1 0 A p h o t o el a s ti c
-
･
-
m
o
d el
of a
te r
m
lf
n a
o r c e
i c r o p lp
e
･
･
-
山
皐
･
Fi g 3 L 4 - 1 1 l n t e rf e r e
.
n c e
p a tt e
rn
O
f th
e
ph oto
e ras
ti
c
m
o
d el
a n
d
a
m
ic
ro
p l pe
･
■
■
■
■
■
■
●
●
ブコ
■
■
●
●
1
■
●
●
●
1
●
.
●
ヽ
∼
ユ
･
ニヽ J
●
1
■
･
■
宅
克
■
■
■
■
■
■
●
●
■
●
●
ヰ
■
●
●
●
†
●
●
●
●
_
■
■
■
■
こ
●
■
●
●
●
●
凹
CO m
p r e S Si o
●
t e n $1 0 n
1
)
)
Fi g 3 4 1 2 R
-
.
-
e
gi
o n
l o c ated
of c o m
p
ar o u n
d
)
r e s si o n
a n
ー
ed
135
)
(
)
an
d te
g e d i s l o c a ti o
-
n
.
n si o n
(
⑳)
n
( a)
Fi g 3 4 1 3
-
･
-
I n t e rft r e
an
m
a
n ce
d (b)
i cr p pi pe
n d ( b) w
阿te
m
由α 岱
･
( a)
a s
a ro u n d
W ere
a
m
ta k e n
-
ppi pe
cr
o n
.
( a)
s am
IQ p u s ed t o (00 1) pl a n
0
0
l) p l a n e
(
w a s
to
i
･
･
.
13 6
-
e
e
,
3
4
-
結 晶 の 転 位密 度
7
-
アチ ソ ン
を 測定 し た
レリ
､
ー
､
改 良 レリ
結 晶表面 の 転位密 度 は
｡
法 で 作製 さ れ た 各( 0 0
ー
チ
エ ッ
､
ン
-
は 刃 状 転位
-
m
.
3 8 ×10
4
∼
.
とな
イヤ
っ
ー
た
2
､
G
N の
a
2
6 2 ×1 0
5
-
c m
2
と
∼
ー
､
2
ス
い
の
述 す る 結 晶性 の 良 さ か ら既 に 改 良 レ リ
長 用基板 と し て ア チ ソ
a
N
ン 結 晶を用 い
2 81
る【
ー
であ
っ
た
しか し
｡
ン や レリ
､
･
結晶に比
ー
べ
一
｡
137
-
い
が
て
一
ー
｡
｡
､
×1 0
2
結晶の それは
桁 程 度多 い 結 果
基 板 結 晶 の 表面 の 転位 は
､
従っ て
､
エ
ビ
レ
アチ ソ ン結
ア チ ソ ン 結 晶は 原 料か ら混入
い
るが
法 の 種結晶 と し て 用 い られ て
た 研究例 は 少 な
小 さい もの
､
そ れ ぞ れ順 に 5 6
改 良 レリ
､
利用 は 難 し い と さ れ て
を 成長 さ せ た 結果 を 報告 す る
ト の 数か
結晶表 面 の 転位 密度 を
｡
少な い 方が 良 い と考え ら れ る
へ
ッ
違 い が 見ら れ る が
成長 用 基 板 と し て S i C を 利 用す る 場合
､
チピ
の
結晶 は 良好 な基 板材料 と し て 利 用 が 期待 で き る
ー
実際 にG
-
m
ッ
ト にi ま大 小
転位密度 が ア チ ソ
した 不 純物 が 多 い ためS i C デ バ イ
て
ッ
エ ッ
結晶 に は 大き な 差 は 見 ら れ ず
3
9 3 ×1 0 c
に 伝搬す る 可 能性 が あ る た め
晶や レリ
チピ
ッ
.
.
1 4 ×1 0
.
｡
エ
-
ア チソ ンお よ び レリ
､
3
9 5 ×1 0 c
∼
-
エ
グ処 理 後 の 基 板 表 面 の 反 射顕微
の
大 き い も の は 螺 旋 転 位 に 対応す る と さ れ て
､
算 出す る と
4 1 4( a) ( c) に 示 す ｡
現れる
て
っ
基 板表面 の 転位 密 度
ン
｡
.
グ処理 に よ
-
チ
4
ら 容易 に 求 め る こ と が で き る1 1 】 各種S i C 基 板
鏡写 真 をFig 3
1)6 H S i C
･
転位 の 少 な さや 後
､
い
る【1 3
第四 章 で は ア チ ソ
2 2】
,
｡
G
a
N の
成
ン 結 晶 を用 い
( C)
Fig 3 4 1 4
-
･
-
M i c r o g r a p h s o f e t c h pit s o n t h e s u rfa c e o f
( 0 0 1) Si C s u b s t r a t e ( a) ( C) a r e A c h e s o n
L el y an d m o difi e d L e l y c r y st al r e S p e C ti v el y
･
-
,
.
,
-
138
-
･
3
4
-
欠陥 が 及 ぼ す結 晶性
8
-
アチ ソ ン
レリ
､
改良 レリ
ー
､
の
結晶性 を
い
て
ロ
ポ ア やネ ガ テ
ィ
ブク リ
ス タ ル
と 干渉像 の ア イ
ソ
ジ
は
コ
プ像 を 観 察 し た
ー
ャ
光軸 と c 軸 が 完全 に
改良 レ リ
ー
マ
し な い 干渉像 が 見 られ た
る こ と を示 し て
によ
る
い
ア チ ソ ン 法 お よ び レリ
｡
が 多 数存在 し て
-
ロ パ
こ
れは
｡
(Fig
これらの
-
ア チ ソ ン 結晶 の
-
中 で 最 も 良好 な 値 を 示 し た
(F ig
線を 示 した が
つ
ー
リ
ー
.
マ
5
の
クが2
ー
単
､
と アチ
"
"
イク
-
メ
ロ パ
以下 と 少 な
｡
倍 以上
ロ ッ
､
そ れ に対 し
の の
m
また
｡
この
結果 か ら
ば
結晶性 の 向 上 が 期待 で き る
､
改良 レ リ
Ⅹ線 プレ セ
ッ
い
る
｡
これ は
､
｡
しか し
､
アイ ソ ジ ャ
､
光学性 を 二 軸性
シ
ョ
ー
｡
､
2
､
グカ
が 交差
ー
へ
変化 さ せ た主
ブ を 測 定 した 結 果 を
ー
ブ の 半値幅 は1
キ
ン
グカ
(Fi g
た
っ
方
一
｡
-
豊 田 中 央研 究所製
っ
以上 であ る
た
(F ig
の に対
の
改良 レ リ
し
､
法 の 結晶 は
､
5
イク
マ
メ
マ
た
い
､
ア メ リ カ製の
イク
ロ パイ
.
m
2
プ が 全く存
そ れ と ほ ほ 同 じ値 を 示 し た
､
ー
アメリ カ製 の改良レ
これは
｡
イ プを 抑制 し
ロ パ
､
ン
半値
豊 田 中 央研 究所製 の 結晶 は 5 0 c
ソ ン結晶の
とアチ
,,
｡
､
キ
結 晶 は 半値 幅 は お よ そ
-
豊 田 中 央 研 究所製 の 結 晶 の 中 で
.
しか し
ク も 複数 に 割 れ て
ー
ー
3 4 1 6 ( d))
-
.
｡
ロ ッ
結晶 の 半 値幅 は
ー
測定
ン の 傾きあ
結晶 の
ー
3 4 1 6(b))
-
.
改良レリ
｡
レリ
､
､
､
鋭 く滑 らか な 曲
､
は 結晶内 に わ ず か な ド メ イ
これ
測 定中最も大き な 値 で ピ
､
と小 さく
"
4
ブは
ー
ト の 違 い で 大き な 差 が 見 ら れ た
在 しな い 領 域 を 測定す る と 半値 幅 は1 6
､
軸 方向 か ら観 察す る
イ プ 周 辺 部 に 存 在す る 歪 み
ロ パ
ン
ー
ロ ッ
値であ っ た
の
半分 以 下 で あ
イ プ の 密度 が 1 0 3 c
ためである
グカ
この
｡
る
い
ン
キ
ロ ッ
る こ と が 原 因 と 考 え られ る
半値幅 7 2 を 示 し
リ カ製の も
い
い
キ
ロ ッ
-
"
3 4 1 6 ( c))
とア
こ れが 結晶 の
､
3 4 1 6( a))
-
.
に 分離 し て
ソ ン 結晶 に 比 べ 2
､
C
､
軸性 に 大きく 歪 ん だ 結晶 で あ
二
､
イク
マ
ク で 分離 は 見 られ なか
ー
違 い や 試料 の 測定位置
-
.
ピ
の鋭 い
一
結晶 の 場合 は
(Fig
31 5
ブは
ー
幅 は3
カ
ピ
､
は 結 晶 の 反 り が 存在 し て
グカ
｡
試料 の Ⅹ 線 二 結 晶 回 折 計 を 用 い て
.
い
これまで に
-
基板
｡
F i g 3 4 1 6( a) ( d) に 示 す ｡
-
る にも 関 わ らず
光軸 が 二 本 に 分離 し
3 4 1 5( b))
-
.
-
法 で 作 成 さ れ た基 板 に は マ イ ク
ー
イ プ が 存在 する 領域 を 観察す る と
､
1) 6 H S i C
偏 光 顕 微鏡 を 用
､
軸性結 晶 で あ る こ と を 示 し て
一
て 複屈折 が生 じた こ と を 報告 した が
っ
な原 因 と 考え られ る
る
-
.
イク
い
まず
｡
･
に示 す よ う に 中央 で 十字 に 交差 し た
F i g 3 4 1 5( a)
､
致 し た 結 晶性 の 良 い
一
法の基板で
ー
各種 製法 で 作 製 さ れ た 三 種類 の( 0 0
の
ー
偏 光 顕 微 鏡 や Ⅹ 線 二 結 晶 回 折装 置 を 用 い て 評価 し た
､
ノス
コ
23
の 影響【 】
へ
｡
内部歪 み を 減少 さ せ れ
｡
ン カ メ ラ法に
よ る 評価 を 行
-
139
-
っ
た
｡
C
面
､
0 レイ ヤ
ー
の
逆格 子 網面 か
らは
6 H と4 H で は 同 じ P 6 3
､
が得 ら れ る
(Fig 3
4
-
.
-
ぞれ2 個づ
て
周期 の 面 間 隔 は
A
､
方
一
｡
:
埴
､
3月
=
B
､
折線 が 得 ら れ る
面 間 隔 で は 回折 の 重 み が 同
地0
だ け が 回 折線 と し て 現 れ
滅別 に 従
順に1 個
､
個
2
､
100
､
法 で 作成 さ れ た6
ー
た 回 折図 形 が 現 れ た
っ
､
200
しか し
｡
址0
､
H Si C
-
…
結 晶は
(F ig
晶 の 写真 に は そ れ ら の 回 折線 が 時 に は っ き り現 れ て
1/3
こ
とは
､
｡
3 ヰ 1 8)
.
っ
て
い
層 欠陥 や 他 の ポリ タ イ プが 結 晶 中 に 混在 し
化が 現れ た と考えら れ る
る 領域 で 同様 の
シ
ョ
Fi g 3
､
造 の 乱 れが 多数 生 じ て
､
イク
マ
-
.
4
｡
測定 で は 消滅別 に 従
の
回 折線 の 変化 を 見 る こ と で 解析 し た
3 4 2 0 に 示す ｡
-
.
発現 し た
-
｡
こ
-
そ
っ
ロ パ
イ クロ
方向の
原 因 と して 考
この
｡
-
て
ア チ ソ ン 結 晶で は 積
､
消滅別 に 変
､
イ プが 多く存在 す
マ
イク
ロ パ
イク
ロ パ
イ プが 存在す る 領 域 に
､
-
イ プが 存 在 し な
い
領 域 を撮 影 し た プ レ
イ プ の 周 辺 部 に も積層 欠陥 な ど周期構
パ
の
た 回 折線 を 示 し た レ リ
結果
こ
一
法の6
同 様 に 消滅則 が 破 られ
､
と を示 して
歪 み も 回折 線 の 消滅則 を 乱す
ー
つ
の
い
H Si C
-
変 化 と の 関係 を 調 べ
の
単結 晶 に 外力 を 加 え
外 力 を 加 え た 状態 で 撮影 した プ レ セ
｡
れ は 積層 欠陥 だ け で な く
面 間隔 が 容 易 に 乱 れ る
イク
マ
っ
これはa
ア チ ソ ン 法 で は 厳密 に
｡
イ プ 周 辺 部 に 存 在す る 内 部 歪 み と 消滅別
た
をF ig
結 晶 の 場合 は
ー
.
､
従
｡
る
い
｡
結晶 の 周期構 造 が 乱 さ れ た 結果
､
その 消
る こ と が 考え ら れ る ｡
い
ロ パ
い
F i g 3 4 1 9 ( a) に マ
｡
1 9 ( b) に マ
-
こ の 結 果か ら
ン 写真 を 示す ｡
また
改 良 レリ
､
現 象が 顕 著 に 見 ら れ た
Ⅹ 線 を 照射 し た も の
ッ
また
｡
とであ る
る わ け で はな
回
アチ ソ ン法に よ る結
-
(F ig
､
結 晶 か ら は そ の 消滅則 を
ー
,
こ
の 址0
-
3 4 1 8 1 9)
た
B
､
軸方向
a
.
-
.
い
軸 方向 の 積層周期 に 乱 れ が 生 じ る
C
ポ リ タ イ プを 制御 し て 結 晶成長 を 行
セ
-
120
､
■
､
F i g 3 4 1 7( a) に 示す よ う に
､
周期 の 面 間隔 が 持 つ 回折 の 重 み に 変化 が あ っ た こ と を 示 し て
えられる
従っ て
｡
従っ
｡
1 00 や200
､
網 面 に は 消滅別 の な い す べ て
ア チ ソ ン と改 良 レリ
､
に なる
一
単位格 子 あ た り A
､
個とそれぞれ異な る
1
､
な ど の 回 折線 が 出 現 した
12 0
､
となる ため
-
レリ
｡
層 を 形 成す る 原 子 が 単位格 子 あ た り そ れ
C
この
､
場合
6H の
､
軸方 向 に は 格 子定 数 の 1 / 3 周期 の 面 間 隔
4 H S i C は 積 層周 期 が A B C B
､
-
♯
a
､
したように
2 2 で示
-
.
､
周期 の 面 間 隔 は 回折 の 重 み が 異 な る た め
の1 / 3
節 の F ig 3
1
-
ため
つ
原子 位置 を 属 し な が ら 消滅則 が 異 な る 回 折
2bの
,
2
-
の 積 層周 期 を 持
…
層 を 形 成す る 原 子 の 数 は
破る
第3
a
と 同 じ 数 で 構 成 され る た め
つ
な ど は 消滅す る
C
｡
写真 の 上止0 綱面 に お い て 上止 0
､
2
,
,
こ の 1 /3
｡
Si C :
､
1 7( a) (b ))
は c 軸方向 に A B C A C B
が 存在す る
m c
､
100
結 晶内部 の 歪 み に よ
､
従っ て
る｡
原因 と な
一
っ
1 40
て
-
､
い
マ
イク
､
っ
ロ パ
20 0
て
120
､
ッ
シ
ョ
､
そ
ン 写真
な ど の 回 折線 が
も a 軸方向 の 1 / 3 周 期 の
■
イ プ 周 辺 部 に 存在 す る 内部
る と 考 え られ る ｡
以上
パイ
､
干 渉像
､
ロ ッ
キ
ン
グカ
ー
ブ
､
プ
プ の 存在 が 結晶性 を 著 し く 劣化 させ て
レセ ッ シ
い
ガ テ ィ ブ クリ ス タ ル が 結晶 性 に 与 え る 影響 は
な
っ
た
ン 写真 の
測 定 結果 か ら
る こ と が 判明 し た ｡
マ
イ クロ
｡
-
ョ
141
-
パ
イ プに比
また
べ
､
マ
イク
マ
､
ロ
イク
ロ
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小 さ い こ と も 明 らか に
( a)
(b)
Fi g 3 4 1 5 I n t e 血 r e n c e 丘g u r e s pe r pe n di c ul a r t o th e c a Xi s w e r e
Ob s e r v e d b
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Sh o w e d
mi a xi al i n t e 血 r e n c e 丘g u r e s ; ( a) O n th e o th e r
h 孤 仕 a m d fi e d h d y c ry s t al w a s di s t o r[ e d t o a bi a xi al
丘g u r e ; ( b)
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-
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147
-
3
-
まとめ
5
本章 で は 六 方晶S i C 単結晶 の 欠陥 の 解析 と 欠陥 の 与え る 結 晶性
した
( 1)
得 ら れ た 知見 に つ
｡
Si C
｡
この
した
｡
また
パ
タ
ロ パ
イ プは
偏光 顕 微 鏡 に よ
ンが見出された｡
ー
が 判 明 した
( 2)
パ
うち マ イク ロ
､
て
っ
イ プ
イク
マ
､
ポア
ロ
の 2
て 評価
つ い
種類 の 巨大 な 欠 陥 を 観察
種 結晶 を 用 い る 改良 レ リ
､
イク
マ
干渉 パ タ
この
ー
ー
法 の 結晶 だ け に 存 在
イ プ の 周 辺 部 に 特 異 な 分布 を 持
ロ パ
ンは
内部歪 み に よ
､
っ
て 出現 し て
い
干渉
つ
る こと
｡
偏光 顕 微 鏡観察 お よ び 顕 微 ラ マ
み 分布 は
影響 に
の
て 要約を 次 に示 す｡
い
単結晶内 に 存 在 す る マ イ ク
した
へ
マ
､
ロ パ
イク
ン 分光測 定 に よ り
イク
マ
､
ロ パ
イ プ周 辺 部 の 内部 歪
イ プ の 両 側 に 圧 縮 と 引 張 が 交 互 に 出 現 す る 特異 な 分 布 を 有す
る こ とが 判明 し た ｡
(3)
マ
イク
ロ パ
イ プ 周 辺 部 の 内部応力 は 最大1 0 0
り明 か と な っ た
験 法 を用
( 4)
い
｡
また
､
た 測 定 装 置 を 作成 し
高 温 偏光 顕 微鏡 観察 よ り
減少 し
12 00
､
､
2 73b
､
.
に よ る 影響 は 見 られ なか
､
っ
イク
マ
た
現す る こ と に 成 功 し た
い
｡
､
る こ と が判 明 し
っ
た
｡
期待 さ れ た
( 7)
マ
イク
ロ パ
ロ パ
ー
光弾性定 数 は
､
3
点曲 げ試
｡
イ プ 周 辺 部 の 内部 歪 み が 徐 々 に
｡
また
､
室温 ま で 降 温 後
､
､
偏
熱処 理
､
マ
また
､
イク
ロ パ
イク
ロ パ
イ プ 周 辺 部 の 内部 歪 み が 刃 状転
パ
イ クロ
マ
マ
､
結晶 は
､
イ プ周辺 部
の歪 み
断面 が 楕 円形 を し た マ イ ク ロ
パ
イ プに は
た 方位関係 が あ る も の が 多 く見 ら れ た
っ
改 良 レリ
ア チ ソ ン 結 晶 は 不 純物 の
分布 を 再
イ プが 螺旋転位 に 加 え 刃 状転位 を 有す
冷却 時 に 起 こ る 結 晶 の 収縮 が 関与 し て
アチ ソ ンお よび レリ
なか
-
イ プ周 辺 部 の 内部 歪 み に 変化 は な く
こ の モ デ ル から
円 の 向き と 内部歪 み の 分 布 に定 ま
部歪 み は
H Si C の
｡
る 可 能性 が あ る こ と を 示 した ｡
( 6)
ロ パ
程度 で あ る こ と が 複屈折 よ
a
と 決 定 した
イク
マ
ア ク リ ル 板 を 用 い た 光弾性 モ デ ル を 作製 し
位 と酷似 して
た6
r e w st e r
℃以上 で
75 0
い
200 M P
∼
℃ 以 上 で 急激 に 減少す る こ と が 判 明 し た
光顕 微 鏡観察 を 行 っ た が
( 5)
応力 の 定 量 化 に 用
M
い
｡
楕
､
この
内
る 可 能性 が あ る こ とを 示 し た ｡
結 晶 と比 較 し て 結 晶表面 の 転位密 度 が 少
ー
影響 を 受 け な い G
a
N
成長用基板 な ど へ
の
応用 が
｡
イ プ の 存 在 が 結 晶性 を 著 しく劣 化 さ せ る 原 因 で あ る
-
148
-
こ
とを
､
コ
ノス
コ
ー
プ像
の観察
ン 結晶 の
キ
ロ ッ
､
グカ
ン
ブ
ー
プ レセ
､
結晶性 が 最も良好 で あ っ た
シ
ッ
ン写真か
ョ
ら見 出 し た
また
｡
アチ ソ
､
｡
搭三 章 の 参考文献
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第四 章
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しか し
研 究例
般的 に 用 い ら れ
一
( L D) な どが 試作 さ れ て
ド
ー
結 晶 お よ び 改良 レ リ
ー
成長 に 関す る 研 究 で は
N
a
法 で 作 製 さ れ たS i C 単結 晶 が
ー
とが 目 的 で あ る た め
不 純物
､
の 含 有量
はデバ イ
4
G
(M
の少な い ア
2
チ
単結 晶基板 を 用 い て G
ソ ン
光学特性 を 評 価す る
､
1
-
N
a
M O C V D
N
a
C he
m
i c al
V
a
po
r
III
､
D ep
る 熱 分解 気相成 長法 の
い
輸 送す る
ヘ
の
解析 か ら
結晶表
､
られ る 結
い
応用 が 難 し い レ ベ
ル であ
｡
そ こ で 本研 究で
､
得 られ た 膜 の 結
お よ び 第三 章 のS i C
ル
｡
一
-
Ⅴ族半導体 の
)で行
o si ti o n
つ
で
ある
｡
た
っ
成 長 法 で 最 も 実績 が あ る M O C
M O C V D
｡
M O C V D
ビタ キ シ
M O C V D
ー
ⅠⅠ ⅤⅠ族等 の
一
､
技術 の
一
つ
､
い
る
接合 が 高純 度 か つ 容易 に 行 え る と い う特徴 が あ る
､
-
｡
他の
エ
｡
ビタ キ シ
ー
-
こ の よ う に 多様
が 容易 で あ る こ と も特徴
の
一
つ
､
-
151
技術 と比 較 し て
な原 料
一
､
｡
の組み合わせが
また
､
均
装 置 に 用 い る 反 応管も簡便 な た め
である｡
優れた エ
､
組成 の 急峻 な ヘ テ ロ
､
広 い 範 囲 の 材料系 に 適用 さ れ て い る 大き な 理 由 で あ る
速 い 成長速 度 で 得 ら れ る な ど量 産性 に も優 れ
原
現 在 で はⅠⅠⅠ
｡
多様 な 化 合物半導体 や 固 落体結晶 の 作 製 に 用 い ら れ
と し て 広く 応 用 さ れ て
法
流量 を 制御 しなが ら反 応 炉内
法 は 気体 原 料 の 流 量 制御 を 行う こ と で 組成 や 不 純物 の 制御
可 能な こ と が
4 2 1 に 示す ｡
-
.
結晶 相 が 成長す る
､
V D
法 は 有機 金 属化 合物 を原 料 と
装置 の 概略 図 を F i g
炉 内 で 熱 分解 した 原 料 は 基板 上 で 反応 し
｡
じめ
Ⅴ族 を は
ンス
研 削材 な ど に 用
､
薄膜 の 成長 を 行 い
料 は 水素 や 窒 素 な ど の キ ャ リ ア ガ ス に 気体 の 状態 で 混 合 し
へ
の
結晶性 が 良く
ンの
評価結 果 は 第 二 章 の 成 長 モ デ
｡
基板
E D
法の概説
単 結 晶 薄膜 の 成 長 は
e t al o r g a ni c
して 用
の Si C
ド (L
ー
ー
実験 お よ び 評価 方法
2
-
ス
発 光 ダイ オ
､
前章 で
｡
ア チ ソ ン 結晶 は 本 来
｡
単結 晶基 板 の 評価 か ら 得 ら れ た 知見 と 共 に 考察す る
-
4】
●
そ の 基 板材料 に レ リ
､
半導体結晶 の 成 長用 基 板 と し て は 充分 に 応用 が 期待 で き る
､
晶性 や 配 向性
4
る【1
い
法 の S i C 単結 晶 に 比 べ ア チ ソ
ー
面 の 転 位密度も少 な い こ と が 判明 し た
る
単 結 晶 薄膜 の 成 長 と 評 価
N
a
緒言
1
-
単結 晶基 板上
S iC
一
な膜が
メ ンテ
ナ
･
-
u
N
-
Fi g 4 2 1 S
-
.
-
c
h
e m
a
ti
c
F ig
u r e
o
f M O C V D
.
4
2
-
2
-
法 に よ るG
M O C V D
本研 究 で は
G
､
薄膜 を 平 坦 に させ る 効果 の あ る A I N
N
a
単結 晶 基 板 上 に 堆積 さ せ
si C
単結晶薄 膜 の 成長 実験
N
a
G
､
成長 を 行
N
a
た
っ
また
｡
長 モ デ ル か ら 得 ら れ た 結晶方位関係 な ど の 知見 は
われ る こ と はな く
は
M O C V D に よ る 成 長 実験 で
お よ びV 族 原 料 に ア
; T M G)
は トリ メ チ ル ア ル ミ
を用
Ⅲ2
い
マ ス フ ロ
､
膜 した
た
っ
た
以下
｡
媛 衝層 は
AI N
｡
前者 の A
､
緩衝層 の 膜厚 は
､
ン
コ
ー
ニ
ア
( A l(C
H
3 3
トロ
(N
) ;
H
) を用 い た
で
ある
℃ お よ びサ
5
､
成長 は1 0 8 0 ℃ で 行 い
N の
a
て も損 な
っ
こ れ ら の 原料 は
｡
の
)
3 3
∼
G
､
3 0 0 0 0 で 供給 し
成長 で は
N
a
反応 は 常
､
成長 で 有効 な 条件 の 5 0 0 ℃ で 製
30
∼
範囲 で 制御 し た
の
n m
膜厚 は3
､
H
N のII I 族 原 料
緩衝 層 の A I
､
( G a(C
ル ガリ ウ ム
後者 を 低温緩衝層 と 本文 中 で 称す る
､
成
､
各I II 族 原 料 の キ ャ リ ア ガ ス に は
｡
イ ア上
フ ァ
あ らか じ め 堆積速 度 を 測定 し
､
また
緩衝 層 は2 0 0 0 0
AI N
､
緩衝 層 を 高 温 緩衝層
IN
トリ メ チ
｡
3
T M A)
た よう に
べ
｡
供給 量 を 制御 した
ラで
ー
1100
､
緩衝相 を 堆積 さ せ た 後 の G
した
ンモ
節で述
1
-
節参照) を
1
-
緩衝層 を 導 入 し た 成長 を 行
､
N の ⅠII 族 原 料 と し て
a
( Ⅴ/ ⅠⅠⅠ比) を3 0 0 0
Ⅴ 族 とⅠⅠⅠ族 の モ ル 比
圧で行
ウム
ニ
G
､
媛衝層 ( 第 1
第2
､
実験結果 と の 比 較 評 価 が 可 能 で あ る
､
の
〃
m
ま
｡
また
｡
､
程 度 と な る よ う に 制御
｡
成 長用 基 板 に 用 い た ア チ ソ
か ら研 削機 に よ
て(0 0
っ
1)面 を持
･
面研 磨す る こ と で 作製 し た
に 酸化膜 を 除去す る こ と よ
s i C 基 板 はG
a
ン 結晶 の( 0 0
は
1) 6 H S i C
-
板状 に 切 り 出 し
つ
4
-
2
-
ン
て
っ
表 面層 に 残
チ
エ
た研 磨 の ダ メ
っ
ルア ル
コ
ー
ル
ー
ド砥粒 に よ
っ
て
っ
ト
表面 を 鏡
成長実験 を 行う前
､
ジ を 取り 除き
純水 に よ
､
ン ゴッ
程度 の イ
c m
.
ダイ ヤ モ
､
装置 内 で 1 1 5 0 ℃ の H 2 雰囲気 で 加熱 を す る こ と に よ
C V D
大きさ1 5
､
研 磨後 は 表面 を 酸化 さ せ た 状態 で 保管 し
｡
成長 の 直前 に ア セ ト ン や
N
･
､
基板 と した
て 洗浄 し
っ
て
汚 れ を 取り 除 い た
て
試料 の 微構 造 の 観察
｡
､
さ らに
､
粉末Ⅹ
｡
評価方法
3
得 られ た G
N
a
薄膜 は
反射顕微 鏡 お よ びS
､
E M に
よ
っ
J
線 回 折装置 に よ る 0 2 0 測定 ( C
-
シ
定 や 方 位 関係
51 4
n m
0 5c
m
.
(M
ン カ メ ラ法
ョ
ス
､
1
で
ポ
｡
K
α
､
Z
r
-
u
fil t e
K
α
)
r
､
､
Cu rV e
お よ び顕 微 ラ
結 晶 性 な どを 評 価 し た
､
トサ イ ズ1 0
ッ
行っ た
〃
m
c a rb o n
d
ラ
｡
ン
マ
m
マ ン
o n oc
-
153
-
) や
分 光測 定 は 光 源 の
､
Ⅹ線 プ レ セ
o m a te r
分光 装置 に よ
) を基 板面 に 対 し 垂直 に 入 射 し
｡
hr
A
っ
r
て
レ
､
ー
ッ
結晶 相 の 同
ザ
後方 散乱( Ⅹ( 直 射
ー
､
(波長
分解 能
G
薄膜 の 発光特性 は
N
a
励起 光源 をH ｡ C
d レ
-
発光特性 は
した
サ
､
ザ
ー
( 波長3 2
ー
基 板上
強 度0 6
､
W /
m
.
作 製 し た 試料 の 努 開試験 を 行 い
､
のG
を用
N
a
て レ
い
ミラ
2
) とし
c m
そ の 作製 を 容易 に し
G
a
出 して
せ たG
4
N の
4
-
-
4
a
-
N
い
るが
､
A1 2 0
｡
(0 0
3
薄膜 に つ
2
-
共振器 ミ ラ
の
基板上 の L
1 )S i C
･
る 試料面 に 対 し 垂直 に 力 を 加 え る こ と で 行
い
3
1
-
も努 開 試験 を 行
て
い
致 させ る よ う に し た
一
ン
､
試料 の
｡
検討
､
(P h ot o
-
た
ドギ
バ ン
1
i
u m
ネル ギ
エ
｡
試料 に 照射 す る
レ
ー
長 に 対 す る 発 光強度 が
入( n
を用
い
て
､
エ
m
)
…
コ
ザ
ン
1239 8/
ネル ギ
.
ー
ピ
ュ
ー
; P L)
っ
タ
と
い
ー
とが で きる
う
｡
の
甲 努 開 試験
｡
ドガ ラ ス か ら 露
縁は
の
Si C
､
｡
PL
に 記録 され る ｡
｡
-
基
基 板 上 に 成長 さ
4
光 ( 励 起 光)
こ の 再 結合 の
を 照射 す る
､
こ
際
れ ら の 電子
15 4
-
､
ォ
ト
結晶内 に 含 ま れ て
､
れ が 不 純物 や 格 子欠陥固有
っ
て
､
半導体 結晶 の
測定装 置 の 概 略 図 を F i g
て 励 起 され た 発光 は
旦e V)
に 換算 さ れ る
て
これを フ
こ
光 によ
ー
ー
れ ら の 光学特性 を 測定す る こ と に よ
状態 を 知 る
っ
｡
不 純物準位
の
努 開に よ
プ の 大 き さ に 準 じた 波 長 で 発 光す る
ャ ッ
の
ド構 造 や 結 晶構 造
て
こ
る 不純物 や 格 子欠陥 を 介 し て 結合す る 過程 を 経由す る と
こ
っ
｡
nesce n ce
｡
･
グに よ
ン
価 電 子 帯 に は 過剰 の 自由 正 孔 が生 ず る
い
の 発光 と な る
1)S i C
( P L) 法 の 概説
プ よ り も大 き な
セ ンス
､
1 1) M g A 1 2 0
(1
､
4 6
･
ドガ ラ ス
ス ライ
｡
､
ス ライ
､
･
｡
ドギ
ャ ッ
た
っ
チ
エ ッ
た 場合
い
(0 0
作製 に 努開 が 利
の
ー
は
D で
基 板 を用
比 較 と して
ッ
と正 孔 が 再結合 す る 際 に
ル ミネ ッ セ ン ス
っ
｡
トル ミネ
フ ォ
伝 導体 に は 過剰 の 自由 電 子 が
､
節で述 べ た
そ
､
製膜 を 行 っ たS i C 基 板 を 二 枚 の ス ラ イ ド ガ ラ ス で 挟 み
半導体 結 晶 に バ
す
た
っ
薄 膜 の 特性 と 比 較
N
3
量 産性 を 改善す る こ と も 可 能 で あ る と 考 え ら れ る【
､
板 の 努 聞 方向 の a 軸 に
ン
室 温で行
､
測定は
｡
の 努 開性 に つ い て も 評価 し た ｡
そ
､
素 子 を 設計す る 場合
ー
を 作 製す る 技術 が 報告【51 さ れ て
ー
､
ザ
ー
用可 能 で ある こ と は第 2
と
n m
評価 し た
て
い
｡
また
は
5
( P L) 法 を用
セ ンス
ッ
( A 1 2 0 3) 単結 晶基 板 上 に 成長 した G a
イア
フ ァ
トル ミネ
フ ォ
分光器
発光波 長 は
､
､
.
4
-
2
-
バ
2 に示
光検 出 部 を 通 じ て 波
Sp e Cl m e n
Fi g 4 2 2 S c h
-
.
-
e m at
ic
五g u
m e as u re m e n
t
re
of
an
e
q ui p
m e n
.
-
155
-
t f
o
r
p h o t ol u
m
in
esce n ce
4
結果 と 考察
3
-
4
3
-
S i C 基 板 上 に 成長 さ せ た G
1
-
ア チ ソ ン 法 に よ る( 0 0
写 真 をF i g
4 3 1( a) ( d)
,
-
､
高 温 緩衝層 の 膜厚 を順 に 5
し た 試料 に は
G
､
察された (Fig
4 3 1( a))
-
.
10
､
こ れは
-
｡
面 に 現 れ た も の と 考 え られ る
G
を 製膜 し て
N
a
30
と した と き
n m
え られ る ( F i g
方
一
､
くと
い
た
すると
た
っ
膜 は単
､
性 が 考え ら れ る
断面 をS E
｡
の
｡
たG
a
N
｡
n m
n m
と
n m
n m
よ り増加 させ て
｡
緩衝層 の 膜厚 を
4 3 1 ( b))
-
.
-
転位 や 欠 陥 が 少 な く な っ た と 考
､
で
.
-
3 2( d ))
する と
-
4 3
-
.
同 じ3 0
､
粒界 に よ
っ
1( d) に 示 す よ う
い
る様子 が 見ら れ
高温緩衝層 を 用 い た 試料 と比 較
の
n m
-
基 板 上 に 独立 して 発
､
に 粒 界 を 形成 し なが ら 成 長 し て
あるが
､
4
表面 はF i g
､
て 転位 や 欠 陥 が 多 数発 生 し て
接合 や 量 子 井 戸 な どを 作製 す る 上 で
断面S
E M
写真 ( F i g
､
220
テ ィ ブク リ ス タ ル な ど の
こ れ らの 箇 所をG
a
N
､
n m
､
い
10
､
40
い
-
また
､
と してG
n m
従っ て
｡
､
い
る可
能
表面が 平坦 な こ と は 重
を比 較す る と
-
a
と順 に小 さく な
N
っ
表面 の 平坦 度
高温 緩衝層 を3 0
､
n m
と した
薄膜 を 堆積 さ せ た 試料 の 表面
た
また
｡
半導体 素 子
､
､
低 温緩衝 層 を 用
､
い
の 作 製 に は 低 温緩衝
｡
基板 研 磨 に よ
｡
-
30
値 を 示 した
欠陥 が 露 出 し
た
､
n m
､
成長 後 に 観察す る と
穴が 空 い て
4 3 2 ( a) ( d))
.
最も 表 面 が 平 坦 で あ っ た の は
と 最 も 大き
基板 の 表面 に は
､
観察 ( F i g
い
層 よ り高温緩衝層 が 有効 と 考え られ る
と は なく
媛衝 層 の 膜厚 を5
､
を 成長 させ る と
N
a
互
､
高温緩衝 層 の 膜 厚 を5
薄 膜 は2 8 0 0
Si C
緩衝層 を5
｡
､
程度 の 六 角形 を した ピ ッ トが 非常 に 多く 観
m
ト の 密度 は
ッ
M で
n m
こ の 中で
｡
そ れ ぞ れ2 5 0
､
n
-
こ れ ら の 試料 の
試料 で あ っ た
-
｡
違 い が 分 か り易 い
租さは
ピ
に 形成 され て お ら ず
一
半導体素子 に 必 要 なp
要で あ る
1 〃
∼
写真( a) ( c) は
-
｡
結晶粒 同士 が
N の
a
-
-
低 温 緩衝 層 の 膜 厚 は3 0
この
｡
5
低 温 媛衝層 を 堆積 さ せ て G
のG
-
次第 に 減少す る 傾向 が 見 られ た ( F i g
､
4 3 1 ( c))
に 荒 れ た 状態 と な
生 した 個 々
4 3 2( a) ( d) に 示 す ｡
.
結 晶 中 に 発 生 した 転位 や 欠陥 な どが ピ ッ ト と し て 表
､
こ の
｡
写真 をF ig
E M
と し た 試 料 を 撮影 し た も の で あ る
n m
.
成長 を 行 っ た 試料 の 表面微構 造 の 顕 微鏡
N
a
表面 の ピ ッ ト の 発 生 が 最 も抑 え ら れ
､
-
.
30
､
膜 の 表面 に 直径0
N
a
-
お よ び そ の 断 面S
-
.
基 板 上 にG
1) 6 H S i C
･
薄膜 の 表 面 微構造
N
a
て 結 晶内 に 含 ま れ て
っ
窪 ん だ 状態 に な っ て
G
､
a
N
15 6
た
マ
イク
る 箇所 が
い
ポア やネガ
ロ
く つ かあ っ た
｡
膜 は そ の 欠陥 を 覆 い 被 す よ う に 成 長す る こ
欠陥 の 周 辺 部 に は G
ー
い
い
一
a
N
薄膜 が 剥離 した 状 態
､
も しく は
隆起 し た 状態 で 堆積 し て
い
子 井 戸 構造 が 必 要 と さ れ る 場合
､
を 成長 用 基 板 と し て 用
､
-
4
-
らに
マ
1
節参照)
イク
ロ パ
も
､
い
た場合
同様 な G
イ プ の 場合 は
､
a
結果か ら
はG
a
N の
､
マ
イク
ロ
4 3 3(
-
.
-
) (b))
a
ない
｡
｡
また
､
の 周辺 部 に
a
ポ アやネ ガテ
い
ロ パ
イプ
ー
強 い 内部 歪 み も 有 し て
い
るため
､
マ
イク
N
薄膜 の 結晶性 に 影響 を 与え る こ と が 懸念 さ れ る
ィ
ブ クリ
ス タル
､
マ
イク
ロ パ
イ プと
い
く必 要 があ る と考え ら れ る
｡
-
15 7
-
っ
､
た 中空
結晶
( 第3
能性 が あ る と 考え ら れ る
平 坦 化 や 結 晶性 の 向 上 す る 上 で 妨 げ と なる こ と が 予想 さ れ る た め
を検 討 して
改良 レ リ
基 板表 面 ま で 貫 通 し た 欠陥 で あ る マ イ ク
N の 成長現象 を 引き 起 こ す 可
そ
発 光素子 な ど 平坦 な 量
-
こ の よ う な 現 象 は 好 ま しく
ア や ネ ガ テ ィ ブ ク リ ス タ ル 以 上 にG
の
(Fig
る こ とが 判 明 し た
の
さ
｡
ロ
ポ
｡
こ
欠陥
抑 制 す る 手段
三巧
ト
h
e x a
l p lt S
o n a
g
Fig 4-3-1
M i c r o g r a p h s o f ( 0 0 1) G a N
S u rf a c e
r
o
w n
o n ( 0 0 l) S i C
s u b st r at e s
g
W hic h
w er e
m ad e b y
A c h e s o n m e th o d
･
･
･
Hi gh t
l ay e rs
t hi c k n
re s
p
p e r at
e m
w e r e
e
s
p
ly
e ctl V e
l ay e r
o
( d)
30n m
O b s e r
出
-
15 8
一
,
r e S
v e
d
P
lo
w
℃
w
a s
30
( a ); 5
e C
o n
,
A
as
w
a re
d
-
( a); 5
･
f 500
th i c k n e s s
( a)-( c)
u s e
a r e
( 1 1 0 0 ℃)
f o r ( a ) ( C)
n m
( b); 1 0 n
u re
n
m
n m
ti v e l y
te m
･
u s e
･
,
H
e
AI N
( b) ;1 0
e x a
th e s u rf a c e
o
u
f
e
T h ei r
( C); 3 0
r at u r e
b uf
n
m
p
d fo
b
AIN
b
.
r
.
m
,
( d)
r
u
n m
f
e r
,
,
W
l ay
hi c h
e r
( c);
g o n al p Lt S
f ( a)-( C)
.
･
er
a r
e
o
f
( b)
( d)
( c)
Fig 4 3 2
-
･
-
S E M mi
A c hi s o n
W e re
g r a p h s o f c r o s s s e c d o n of (( 紗 1) G
0
0
1) Si C s u b s t r a te s H i g
(
h t e m pe r a t u r
d
f o r ( a) ( C) T h ei r th i c k n e s s a I e
cr o
.
.
L
()
-
.
C ;3 0 r m
thi c
k
n e
,
ss
r
eS
pe
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･
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.
-
159
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N fil m s g r c ･ W n O n
A I N b u ff e r l a y e r s
a
( ); 5 n m ( b);1 0 rL m
b u fF e r l a y e r o f 3 0 n m
a
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,
,
( a)
( b)
Fi g 4 づ-3
･
M
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g
ば
((
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妙 1 阿 州 缶1 m 5 許 O W n O n
d m i c r o - P O r e O f ( 0 0 1) Si C
1 (i O
･
-
.
4
3
-
Ⅹ 線 回 折装置 に よ る G
2
-
薄膜 の 結晶方 位関係 お よ び 結晶性 の 評価
N
a
高温 お よ び低 温緩衝 層 を 用 い て( 0 0
粉末 Ⅹ 線 回折装 置 お よ び Ⅹ 線 プ レ セ
型構 造 の G
が(0 0
N
a
･
1) に
ピタ キ シ
エ
10
､
を 作 製 した 試料 で あ る
α
お よ びK
1
α
2
た
っ
ピ
の
の 高 温 緩衝 層
n m
高温緩衝層 を用
｡
料 ほ ど配 向性 が 高く な
のK
30
､
ー
｡
10 1
ビ
良好 な 膜 は 得 られ なか
､
回 折線 は
レイヤ
-
プ
真をF i g
ヤ
ー
レセ ッ シ
ョ
ン カメ ラ に
-
､
タ キ シ ヤ ル に 成長 し て
-
た
高 温 緩衝 層 を用
｡
出現 し た が
5(b))
G
a
N
い
｡
､
い
表 面微構造 が よ り 平坦 に な
っ
た試
､
薄膜
た 試料 の G
､
以上
たも の は
､
､
N の
､
00 2
る こ と を示 して
い
･
1)G
こ
G
a
回 折線
G 州
い
な
い
よ
｡
て
っ
一
ロ
-
っ
エ
a
N の
のG
a
N
の0 レ イ
逆格 子 点 よ り基板
･
1 )G
a
こ
ビ
エ
きり と
っ
( F ig
す な わち
る｡
-
とが 確 認 さ れ
た 回 折線 を 示 し た
い
が
N
成長 モ デ ル ( 第 2
-
ドに 広が
N
a
撮影 し た Ⅹ 線写
｡
.
ー
この
｡
｡
F i g 4 3 5( a) に 示 す よ う に 濃く は
､
､
ドに
ー
良好 なG
､
敦 し た 関係 で(0 0
れ はS i C 基板 上
方
一
｡
回 折線も ブ
N
薇衝層 を 用 い て も変化 が な い
回折線 は
N の
a
0 02
､
成長 を 示 し た
ャ ル
写真 中 央 を 中 心 と し て 円 弧状 に 広 が っ て
薄膜 中 に 存在 し て い る( 0 0
い
a
で あり
､
た試料 は
単結晶基 板 の c 面 ( 基 板 面)
両 a 軸が
N の
る こ と が 判明 し た ｡
一
い
撮 影 さ れ たS i C と G
｡
低温緩 衝層 の 試料 の 場合 は ブ ロ
こ の 回 折線 は
がぶ れて
a
1)S i C
･
､
N
方位 関係 と 配向性 を 調 べ た
N の
ど の 試料もS i C とG
､
節) で 示 した 方 位 関係 と 同
4
a
露 出 時 間 は1 8 時間 に 固 定 した
面内 の 方位 を 調 べ る と
4
てG
っ
(d) は
∼
a
る と 考 え られ る
い
逆格 子 網面 は 全 て の( 0 0
-
を 撮影 し
よ
( a)
多結 晶 を 示 す1 0 1 回 折線 も観測 さ れ た
､
高温 緩 衝 層 が 適 し て
､
4 3 5 に示 す｡
.
また
｡
｡
-
良好 な エ ピ タ キ シ
､
､
イト
ルツ ア
の 低 温媛衝層 を 堆積 させ て G
n m
高温緩衝層 を 用 い た 試 料 か ら は 観測 さ れ て
､
を得 る に は
ー
た
っ
どれ も ウ
､
4 3 4( a) ( d) に 示 す ｡
表面微構 造 の 荒 れ が 顕 著 に 観 察 さ れ た 低 温緩衝層 の 試料 は
広が り
ら
-
.
高温媛衝層 を用
の
n m
ク が 鋭 く分離 し
3 0
､
た試料 で は
い
特 に 膜 厚3 0
結果 を F i g
ャ ンの
キ
0 ス
-
ン カ メ ラ に よ る測 定か
ョ
成 長 を 行 っ た 試料 は
N
a
成長 し て い る こ と が 判明 した
ャル
粉 末 Ⅹ 線 回 折装置 に よ る 0 2
そ れ ぞ れ順 に 膜厚 5
シ
ッ
単結晶 基板 上 に G
1)S i C
･
4 3
-
.
-
これ は
､
結 晶粒 が 基 板 面 内 で 回 転す る よ う に 揺 ら ぎ
､
方位
る｡
Ⅹ 線 回 折測定 の 結果 を ま と める と
高温緩衝層 の 膜 厚 を3 0
n m
､
(0 0
･
1) G
と し た 試料 で あ
ー
1 61
一
っ
a
N
た
｡
が 良好 に
エ
ピタ キ シ
ャ ル
成長 し
(
.
弓
d
)
h
l
一
芸
○
盲
【
34 5
35
.
35 5
.
2β
F ig 4 3 4
-
.
-
Ⅹ
-
G
a
r a
y diff
N fil
m s
u s e d L hi
W
hi c h
30
r o w
g
gh
te
t hi c k
n m
b u ff e
io
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,
r
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l ay
p
e r
m
n
n
p a tt e
( 0 0 1)SiC
o n
w e r e
e C ti v e l y
.
it h 3 0
一
i n th
･
e r at u r e
p
n e s s
w
r n
16 2
( d)
n m
-
A IN
( a); 5
use
e
O 2 0
s u
b st r ate
b u ff e
n m
t hi c k
r
te
w
n e s s
.
m
p
n
of
( a) ( c)
-
.
laye
(b); 1 0
,
d lo
m od e
-
m
rs
,
of
( c);
e r at u r e
( a)
( b)
F ig
i o n p h o t o g r a p h s o f (( 炒 1) G a N g r o w n o n (( X ト1)S i C
(( X ト1) G a N 負1 m s w e r e g r o w n w ith ( a); a hi g
h t e m pe r a t u r e
b u 飴 r l a y e r ( 3 0 n m ) an d ( b); a l o w 甲m pe r a t u r e b l 臆 r l a y e r
( 30 n m ) G a N r e c i p r o c al l a tti c e p o l n t S O f ( b) w a s di f u s e d
4 3 5 P
-
.
-
re c e ss
･
･
.
-
1 63
-
4
3
-
(0
79 0
∼
0
顕微 ラ
3
-
1)S i C
･
1
c m
ン 分光測定 に よ る G
マ
基 板 上 に 成長 し た( 0
1
.
ぉ よ び9 7 0
c m
L O フ ォ ノ ン線である｡
､
1
付近 にL O
G
a
740
は
､
結 晶性 や配 向性 を反 映す る
1 0
フ ォ ノ ン線
30
､
(5 6 8
) をF i g
を 堆積 させ た 試料 で は
れ に比
たG
た
｡
は
､
N
a
べ
Ⅹ 線を用
薄膜 か ら は
方
一
､
､
G
a
N
半値幅 が8 c
い
っ
-
い T
薄膜 の 配 向性 が 悪く
m
1
と 最も広 か
たと 考 え られ る
｡
-
5 70
｡
､
c m
1
付近 にT O
a
N
基板 か ら の T O
フ ォ ノ ン線が強
半値 幅 お よ び 強度
そ
､
温緩 衝 層 を 用
高 温 緩衝層 の 膜厚 を 5
強度 が 弱く
､
っ
た
､
G
a
が
､
い
1 0
､
の
､
そ
n
の
m
の
たG
n m
半値幅 が 約6 c
O フ ォ ノ ン 線 が 測 定さ れ
試料 の 結 晶性
m
N
a
薄膜 の T O
と してG
1
であ
N
a
た
っ
薄膜
そ
｡
高温緩衝 層 を 用
半値 幅 は5
.
1
であ
c m
い
っ
多結 晶 が 混在 した 状態 で 成 長 した 低 温 緩 衝 層 の 試 料
､
｡
半値 幅 は
これは
高温緩衝 層 を 用 い た G
76 5
-
1)S i C
･
T O フ ォ ノ ン線 の
の低
n m
N
､
結晶中 の 転位 や 欠陥 の 数 が 多く な る に 連 れ て 広く
薄膜 の 表面 に 見 ら れ た ピ ッ トや 微構 造 の 荒 れ か ら 判 断
した 転 位 お よ び 欠陥密度 の 差 を 裏付 け る 結果 で あ
の
そ れ ぞ れ( 0 0
､
た 測定 か ら配 向性 が 良 好 と 判 明 した 膜 厚3 0
こ れらの フ ォ ノ ン線 の
な
4 3 7 に示 す｡
-
.
強度の 大き
､
-
.
特 に 半値 幅 が 狭く観 測 さ れ た 場合 は
｡
の T O フ ォ ノ ン線 の
そ
､
クは
ー
シ フ トを F i g 4 3 6 に 示す ｡
マ ン
フ ォ ノ ン線は
高 温媛 衝 層 お よ び3 0
1
-
c m
薄膜 の ラ
N
｡
の
n m
a
線 が 弱く観 測 さ れ た
フ ォ ノ ン
が 良好 で あ る と 判断 で き る
､
1) G
薄膜 か ら の
N
､
膜 厚5
･
薄膜 の 評価
付近 に 見ら れ る 鋭 い ピ
く
c m
0
N
a
他 の 試料 に 比
-
べ
164
て
-
っ
た
｡
こ
れ らの 結果か らは
､
膜 厚3 0
結晶 性 が 良好 で あ る と 考 え られ る
｡
n
m
(
.
≡
三
富
云
羞
5 0
7 0
6 0
W
F ig 4 3 6
-
.
-
R
g
a m a n
r o w
n
8 0
av e n u m
s c a tt e ri n
o n
9( 氾
b e r (C
g
s
･
165
1
p e ctr
( 0 0 1)S i C
-
-
m
-
.
1 (X 旧
)
u
m
of
(0 0 1) G a N
･
苫
屋
主
項
屋
貞
5 50
55 5
5 `0
W
Fig 4 3 7
-
-
.
R
a m
5`5
N
a v e
s c a tt e ri n
a n
u
m
s
g
b
57 0
5$ O
( C n r l)
e r
e ct r a
p
5 75
G
of
N fil
a
m s
g
n
r o w
o n
-
1)S i C
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h
( a);5
tu
b st r at e
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n m
,
t
e m
p
( b); 1 0
b u ff e r l a y
.
TO
ph
e r at u r e
n m
e r
,
G
a
A I N b u ff e
( c); 3 0
w
of
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n
m
n m
-
,
r e S
r
p
t hi c k
166
一
N is fo
u n
lay
of
e rs
e C ti v el y
n e s s
.
.
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w
( d)
566
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c m
1
(0 0
( a) ( c)
-
･
h i c h th i c k
n e s s
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w
te
●
p
a r e
e r a
-
4
3
-
(0 0
果をF i g
4
-
G
4 3 8 ( a) ( d) に 示す
-
.
-
トル
の 特徴 は
る 大き な ピ
ー
の
れは
基 板上
3
準位 の 発 光 は
のG
N
薄膜 に 比
､
のG
合 と が ある
は
｡
N のバ ン
薄膜 の 発 光特性 を比 較 す る と
倍 ほ ど強度 が 大き い
15
∼
この
っ
キ
､
基板 上 に 成 長 し たG
1 )S i C
･
a
実測値 か ら バ
て
い
るが
て
い
た
､
キ
ャ リ ア の 増加 に よ
て 発 生 す る 場合 と
る
｡
(0 0
･
ャ
れは
､
プ は 約3
ッ
基 板 とG
1) 面内 に お い て S i C
バ ン
れ は( 0 0
こ
｡
膜厚3 0
､
た 試料 の 結晶性 は 劣
い
い こ
ャ リ ア 密度
･
1)S i C
ド端発 光 お よ
1) A 1 2 0
･
a
N
n m
基板 上
3
改善
､
て
っ
の
高 温媛衝層を 用 い て 作
い
た
っ
.
･
1) G
41
e
､
しか し
｡
キ
膜厚3 0
､
n m
て バ ン ド構造 に 現 れ る 不 純物準
のG
a
N
っ
て 発生 す る場
高温 媛 衝 層 を 用 い て 作 製 し た 試料
の
､
キ
ャ リ ア 密 度 が 増加 し た 結果
ド端発光 は 波長3 6
と 求め ら れ た
V
それぞれ
､
｡
N の バ ン
a
､
ャ リ ア 密度 が 少 な
不純物 と な る 他 元 素 の 混 入 に よ
､
点 を 併 せ て 考慮す る と
ドギ
その キ
､
前者の
､
前者 よ り 後 者 の 発 光強度 は 小 さ く
そ れ と比 較 し て S i C 基板 上
こ
｡
ン
ド
れ ら の 発光 の 特
こ
｡
バ ン
薄膜 の 膜 質 は ま だ 充分 で な く
N
は
ン 分 光測 定 の 結 果 で
基 板 上 に 成 長 し た( 0 0
の
､
プ に 対応 す る
ッ
｡
発 光強度 が 大 き く な っ た可 能性 が 考 え られ る
(0 0
ャ
付 近 を 頂点 と す
m
ャ リ ア 密度 が 増加 し て い る こ と を 示 し て い
炉 内 に わ ず か に 残 留 し た 不 純物 な どが 結晶 に 混 入 し
､
ドギ
n
N の 発光
｡
る こ と が 判明 した ｡
い
結 晶欠陥 に よ
､
N
ク ト ル を比 較す る と
く抑 え ら れ て
ク と 波 長5 3 2
a
準位 の 発 光 強 度 は 大きく な る 傾 向 が あ る ( 0 0
薄膜 よ り も 低温緩衝層 を用
の 発 光ス ペ
位は
a
Si C
､
表 面微構造 の 観察 や ラ マ
N
a
ー
G
｡
ベ ル
不 純物準位 の 発 生 に よ る 発光 強度 の 増加 が 見 ら れな
不 純物準位 が 多く発 生 し
べ
点 を 考慮す る と
a
､
後者 に 対 し1 0
が 必 要 で あ る と 考え ら れ る
製 した G
素子 と して 実用 可 能な レ
薄膜 の 測定結果 を 示 し た
N
a
イ ト型 G
ル ツ ア
て バ ン ド端発 光 や 深 い
い
こ の
-
特 に n 型 の 導 電性 を 示す 不 純物 準 位 が 発 生 し や すく
､
び深
｡
-
.
( P L) 測 定 の 結
電気特性 の 良 い p 型 お よ び n 型 半導体 を 設計す る た め に 重要 な こ と で あ
､
1) A 1 2 0
･
F i g 4 3 8 ( e) にL E D
､
セ ンス
ッ
後者 は 結晶 内 の 欠陥 に 対 応 した 深 い 準位 の 発光 で あ る
､
N の 場合
っ
トル ミ ネ
フ ォ
付 近 に 見 られ る 鋭 い ピ
ク で あ る【9】 前 者 は ウ
こ
お よ び( 0 0
る
n m
｡
増加 に よ
a
波長3 6 4
､
測定 に よ る の 光 学特性 の 評価
薄膜 の
N
a
基板 上 に 成 長 し たG
3
良 い と す る 要件 と は
とである
a
1) A 1 2 0
て
つ い
る｡ G
･
｡
端発 光 で あ り
性に
(0 0
つ
｡
セ ンス
ッ
1) G
･
比 較と して
-
の 発 光特性 を 持
ス ペ ク
トル ミ ネ
フ ォ
基 板 上 に 成 長 し た( 0 0
1 )S i C
･
薄膜 の
N
a
4
n m
文献値 で は3 3 9
｡
.
薄膜 の 発 光波 長 は
に 見 られ る ｡
こ
9
V 【】と 報告 され
e
少 し 高波長側 に シ フ ト し
､
薄 膜 の 間 に 存 在す る 熱膨 張係数 差 が 原 因 で あ る と 考 え られ
とG
a
N の
熱膨 張係 数差 は 約
一
1 67
-
-
1 4 ×1 0
.
.
6
10
で あ る【 】｡
従っ て
､
G
a
N
薄膜 に 引張応力 が 加 わ る こ と に よ
え られ る
方
一
｡
基板 上
A 12 0 3
､
のG
値) が 文献値 よ り低波 長側 に シ
の
間 に は 約1 9
6
×1 0
.
る こ とが 原 因 で あ る
正
の
フ
て
っ
薄膜 の
N
a
ドギ
バ ン
､
トと し て
バ ン
ド端発光
10
熱 膨張係数差【 1 が 存在 し
の
( 波 長3 6 2
､
G
､
.
た
42
e
｡
00
ヱ
云
碩
已
盲
00
l
350
4 00
450
W a v e le
ヱ
台
堰
屋
羞
Fig 4 3 8 S
-
-
.
1y
at
(0 0
us e
,
40 0
for
u rf a c e
te
r oo m
･
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an
1)S i C
w
-
w
te
p
m
e r at u r e
it h
p
.
n
s
( a); 5
e r at u r e
p
s
5 50
50 0
450
is si o
b s t r a te
s u
( a) ( c)
d lo
m
e m
( d) T h e e m i s s i o n s p
( 0 0 1) G a N t h i n fil m g r o
･
(n m)
0
W
o n
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6 00
0
350
t
(n m)
0
(
A
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55 0
50 0
g th
n
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G
of
( 0 0 1) G a N t h i n fil m
Hig
h te m p e r a t u r e A
.
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b
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1) A 1 2 0 3
･
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m s
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s
･
.
60 0
N t h i n fil
a
V
A 120
(
A
とが考
こ
､
3
実測
とG
薄膜 に 圧 縮 応 力 が 加 わ っ て
N
a
っ
約3
;
m
n
こ れ はS i C の 場 合 と は 逆 に
る｡
い
プが わ ず か に 小 さ く な
ャ ッ
n es s
a
hi
gr o w n
er s
r eS
･
w e re
e C ti v e
p
w as
gh
･
q
use
.
d
u alit y
N
a
い
4
3
-
A 1 20
て
い
a
薄膜 の 努 開性 の 評価
N
基板上 の L
D で
は
エ
ッ
基 板 や(1
1)S i C
･
､
チ
グによ
ン
1 1) M g A 1 2 0
4
て 共振器 ミ ラ
っ
1) S iC
基 板 上 に 成 長 し た( 0
1)S i C
･
基板 上 に( 0 0
1) G
･
N
a
0
1 )G
･
を 成長 させ た 試料
そ
｡
の
理 由と して
( 第2
と が 挙 げ ら れる
こ
方 ( 1 1 1) M
一
g A120 4
､
面 内で
0
55
(0 0
･
す
1) G
が 悪く
a
い
努関する ( 第2
a
N
N
､
-
4
の
努開は
､
4
節
1
-
4
-
5
Si C に 比
て
努開試 験 を 行
べ
て
Fig 2
.
6 8】
,
が
い
く つ かあ る が
､
-
4
-
良好 で は な い
た
っ
｡
｡
参 照)
30
っ
た 面 のS
また
､
｡
ー
16 9
-
ー
こ
-
とが可能であ
っ
E M
､
ー
と 努 開線 が 基 板
基 板面 に 対 し て 斜 め
写真 を F i g
4
4 3 9 ( b) に 示
-
.
基板上 に
-
斜 め に 努関す る た め に 再現性
M g A 12 0
共振器 ミ ラ
､
｡
4 3 9 ( a) に 示 す ｡
-
.
1 1) M g A 1 2 0
(1
｡
作製
努 開 を 応 用 し て 試作 した
の
4
本 研 究 で 努 開試験 を 行
た 方 が 再現性 の 良 い 努開 が 容易 に 行 え
ビ レイ ヤ
エ
N
a
た 結果 を示 す
っ
｡
基 板 と は 異 なり
節
､
｡
基板 面 に 対 し 垂 直 に 努 関す る
､
参照)
基板 とG
､
1
-
つ い
-
1)S i C
･
滑 らか な 表 面 に す る こ と が 困難 で あ
素 子 の 報告【
られる
-
.
て そ の 作 製を容
･
再現性 良く努 閲す る
F ig 2 4 2 4
､
基 板 は(0 0
g A120 4
を 成長 させ た 試料 に
M g A 120
｡
G
､
-
基板 を 用 い た 場合 は
致す る が ( 1 1 1 ) M
一
で
4
-
,
写真 をFi g
の 努 開面 の S E M
､
っ
3 4 6 8】
る【
い
基板 の 努開性 が 良好 で あ る こ と
Si C
､
努 開に よ
､
薄膜 の 努 開試 験 を 行
N
a
こ の 男 開 面 の 基 板 お よ び 薄膜 と も 表面 は 平 坦 で
キ
を 作製す る 技術 が 報告【5】さ れ
ー
基板 を用 い た場 合
量 産性 を 改善す る こ と も 可 能 で あ る と 考 え ら れ て
､
(0 0
･
3
G
る が (00
易 にし
(0 0
5
-
っ
へ
た 結果 で は
の
､
Si C
応用 に 向 い て
い
基板 を用
る と 考え
( b)
Fi g 4 3 9
-
･
-
S E M mi c r o g r a p h s o f cl e a v e d g e l a n e s o f ( 0 0 1) G
p
nl m s g r o w n o n ( a) ;( 0 0 1) Si C a n d ( b) ;( 1 1 1) M g A 1 2 0
･
･
-
17 0
-
a
4
N
.
4
-
ま とめ
4
本 章で は ア チ ソ
行っ た
( 1)
得 られ た 結 果 を 要 約 し
｡
高 温 緩衝 層 を 温度1
AI N の
℃
100
膜厚3 0
､
G
判明 した
G
と 薄く し て
n m
と が確 認 さ れ た
こ
a
基 板上
3
基 板 表面 に 露 出 し た
､
1) G
･
が
N
a
ー
エ
のa
た
ビタ キ シ
イク
マ
っ
が ブロ
ドに広 が り
て
し
ー
低温媛衝 層 を用
｡
る 状態 に な
い
っ
､
て
G
ラ
マ ン 分光測定 で
た
｡
膜厚3 0
n m
の
は
､
致し
い
てG
た
っ
G
N
a
よ び深
に比
べ
トル
の
､
膜 厚3 0
結 晶 性 が 良好 だ
､
強度 が 大 き く
､
キ
っ
･
1 )S i C
基 板 を 用 い てG
に努閲した
レ
ー
ザ
ー
｡
努 開面は
､
N
ン 写真 か
た
､
基 板上 に は
1)S i C
･
､
っ
ス タ ル は
｡
ら (0 0
を 成長 させ た 場合 は
また
､
また
｡
基板 と
､
エ
G
､
a
N
薄膜 か ら の 回折線
多結 晶相 を 含 ん で
い
ぶ れ
る こ と も判明
半値幅 に 結 晶性 と の 相 関 性 が 見 られ
､
キ
成長 を 行
n m
たG
の
狭 い 値を 示 し
a
N
薄膜 は
得られた
､
｡
こ
ド端発 光 お
バ ン
､
光学 特性 を 示 し た
と し たG
増加 が 見 ら れ た
a
N
薄膜 は
れ は 不純物
｡
それ
､
発 光ス
の
混入 に よ る
ペ
ク
っ
｡
た場 合
､
基板 お よ び G
つ
の 作 製 に 有効 で あ る こ
-
1
ャ リ ア 密 度が 最も 低 い
た 高 温 媛 衝 層 を 膜厚3 0
ー
-
c m
の 低温緩衝層 を用 い
n m
基板面 に対 して垂直か
素 子 の 共振器 ミ ラ
ブク リ
｡
ャ リ ア密 度 の
a
ィ
とが 判明 し た
と が明 ら か に な
フ ォ ノ ン の
( T O)
l
不 純物 準位 の 発 生 が 原 因 で あ る と し た
(0 0
た 5 0 0 ℃ で 堆積 さ せ る
｡
準 位 の 発光 が 抑 え られ
い
ョ
っ
ポア やネ ガ テ
こ
｡
基板 に は 不 適切 で あ る こ とが
S iC
､
転
､
薄膜 の 表面 に 出 現 す る ピ ッ ト
N
a
高 温 緩 衝層 を 用 い た 場 合 が 半値 幅5
測定 を 行 っ た 結果
成長 を 行 っ た と こ ろ
N
､
試料 の 中 で 結晶性 が 最も良好 で あ っ た
PL
薄膜 の 成長 を
結 晶粒 の 方位 が基 板 面 内 で 回 転 す る よ う に 揺 ら ぎ
N のE
a
N
a
第 二 章 の 成 長 モ デ ル で 示 し た 結晶方位 関 係 と
､
る こ と が判 明 し た｡
い
配 向性 が 最 も 悪 か
､
N
a
ロ
シ
ッ
a
成長 で 有効 だ
の
ヤ ル に 成長 し て い る こ
一
てG
平 坦 な 表 面 微 構 造 を 形成 し た
平坦 性 に 影響 を 与 え る
､
軸 は 基 板 面内 で
同様で あ
､
薄膜 を 形成 し
N
粉 末 Ⅹ 線 回 折装置 に よ る 測定 お よ び プ レ セ
ビ レイ ヤ
( 5)
くに従 い
い
A120
｡
山 岳状 に 荒 れ たG
､
また
｡
5
薄膜 に 大き な 穴 を 開 け
N
a
(0 0
( 4)
で 堆積 さ せ G
n m
緩 衝 層 の 膜厚 を1 0
､
い
｡
､
低温緩衝層 は
( 3)
以 下 に示 す
､
単結 晶 基 板 を 用
1 )S i C
･
位 や 欠陥 に 対 応 す る 六 角形 の ピ ッ トが 最 も 少 な く
が 多く な る
( 2)
法 で 作 製 さ れ た( 0 0
ン
1 71
-
a
N
薄膜 は 同
極 め て 平坦 で あ っ た
とが 確認 さ れ た
｡
一
こ
面 で 容易
とから
､
半 導体 に 用 い る 薄膜結 晶材 料 と し て 最も重要 な 要件 は
い
ること
良好 な接合 面 を 形 成 す る た め に 平 坦 な 面 が 得 られ る こ と
､
る よ う な 不純物準位 を 発 生
良好 だ
たG
っ
発光 ス
判明 し た
しく
ば
､
､
の 分析結果 か ら
方
一
｡
要件 を 充分 に 満 た し て
の
実験 条件 の 最 適化 を 進 め
発 光素 子
たが
､
され た
｡
G
薄膜 の
N
a
しか し
な
い
だ け で な くG
ピタ キシ
エ
デバ イス
N
た
っ
しか し
｡
､
イス
どち ら も 半 導体材料
､
応 用 は 困難 と 考 え ら れ る
の
へ
薄膜 は
N
a
表面 の 凹凸 が激
､
ャ リ ア 密度 が 抑 え ら れ
たG
今
｡
薄膜 が 得 ら れ れ
N
a
｡
る ア チ ソ ン 結 晶 を基 板材料 と し て 用
い
成 長 用 基 板 と し て は 充分 に 使 用 が 可 能 で あ る こ と が 示
ャル
将来 的 にS i C デ バ イ ス と の 集積化 な どを 期待 す る 上 で は
､
a
バ
デ
､
平坦 か つ キ
､
晶 を 成長用基板 と す る こ と が 望 ま し い
ス
ため
い
これら のG
｡
S i C デ バ イ ス に は 不 向き と さ れ て
､
表 面 が 最も平 坦 で 結晶性 が
｡
た 試料 は 良好 な 発 光特性 を 示 した が
い
応 用 が 期待 で き る
の
へ
電 導制御 を 困難 に す
､
堆積 さ せ て 作製 した も の で あ
n m
多結晶 が 析 出 し た
N
a
とである
こ
に形 成さ れ て
一
低 温 棲衝層 を 用 い た 試料 よ り キ ャ リ ア 密 度 が 多 い こ と が
､
低温媛衝層 を 用
､
本研究 で は
い
する キ ャ リ ア が 少 な い
高温緩 衝層 を 3 0
､
結晶性 の 劣 っ たG
､
と して
後
薄膜 は
N
a
ク トル
ペ
結 晶相 が 単
､
今後
｡
の 研 究開発 に と
改 良 レリ
､
結晶 の 高 品質化 は
ー
て も重要 な 課題 の
っ
改良レリ
､
Si C デ バ イ
､
と なる と 考 え られ る
つ
一
結
ー
｡
第 四 章 の 参考文献
【1】
【2】
A
S
.
Z
.
Ed
m o n
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D
M
H
.
E
P
.
.
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.
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【5】 S
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【4】
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【3】 J
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.
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･
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ー
17 3
-
T
･
･
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･
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b
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･
65
,
9 ( 1 9 9 6)
第五 章
総括
本研 究 で は
G
､
a
N
単結 晶薄膜 の 質 と 諸特性 の 向 上 お よ び 材 料 設計 に 資す る た め
晶化学 の 見 地 に 基 づ い て 評価
とめ る
章で は
一
こ れ ま で 行 わ れ て き たG
､
た
の 技術 開 発 に つ い て 沿革 を述 べ
化へ
由を 理解 する 助 け と し て
て述
た
べ
そ
､
また
｡
影響 を ポ
ー
てG
い
ヘ
ン
リ
ロ
テ
G
､
対称性 や 基 板表面 の 静 電
れ ら の 解析 か ら
､
-
Si C
と して 用
空
､
い
た
改良 レ リ
､
っ
ー
前 章で G
ー
結晶
て レ
単結 晶 に は
､
部 歪 み 分布 が 見 出 さ れ た
｡
ン
ー
N の
a
｡
の
ー
M g A 120
を 構築 し
ル
､
G
､
モ デル
G
､
a
Si
､
ロ エ
テ
ヘ
N
a
4
決ま
､
･
1) G
N の
a
ザ
ー
A
単結 晶
s
ャ ル成
ピタ キ シ
3 +
N
､
3
●
イオ
ン が 最も安定 に
これ らの モ デ ル
｡
エ
ビタ キ シ
致す る 結果 が 導 か れ た
一
a
は 基 板 表 面 か ら の 静電 的
た 面内 方位 関係 で
っ
G
､
極性 が 発現す る 原 因 は
また
｡
､
ヤ ル に
G
､
G
､
との
N
a
素 子 の 共振 器 ミ ラ
ヘ
テ
原子 配 列 の
｡
界面 で 転位 発 生 が 最 も
ロ
を 作 製 可 能 な( 0 0
ー
N
a
状態 が 大きく関係 し た 現象 で あ る こ と も 導 か れ た
､
成長 用 基 板材料 と し て
評価 に は
デバ イ
､
が 観察 さ れ
ー
､
･
単結
1)6 H S i C
-
｡
の 貫 通欠陥 が 存在 し た ｡
干渉 パ タ
素材 で あ る 理
デ バイ ス
い
お よ びN 原 子 を積 み 上 げて 構 築 し た
a
お よ び( 0 0
､
ネル ギ
こ れ ら の Si C
｡
6 H SiC
-
3
成 長実験 か ら の 見解 と
N
単結 晶 を 評価 し た
純度結 晶 の レ リ
が
a
エ
ま た努 開 に よ
第三 章で は
H
1 20
最も有用 性 の あ る 基 板材科 は
晶基 板 で あ る と 結論 し た
び4
て以下 に ま
最後 に 本 研 究 の 目 的 と 本論文 の 構 成 に つ
｡
て 評価 し た ｡
つ い
界 面 で 発 生 す る 転位 の 規則性
多結 晶化 や 小 傾角粒 界 の 発 生
､
が 将来性 の 高
N
a
グ の 法則 や 混成軌道 の 状 態 を 基 に 検 討 し
成長す る 原 因 が 示 さ れ
抑え ら れ
G
成長モ デ
N
a
位置 で き る サ イ ト を 選択 しな が らG
､
､
代表 的 な 基 板材料 で あ る A
､
長 の 機構解析 と 各種 基 板材料 の 有 用 性 に
こ
っ
単結 晶薄膜 の 成長 に 関す る 研 究 と デ バ イ ス
N
a
特徴 を 紹 介 し た
の
基 板 上 に 結晶学 的 理 論 に 基 づ
の
研 究成果 を 本論文 の 構 成 に 沿
｡
｡
第二 章で は
からは
た
っ
｡
第
い
解析 を 行
､
結
､
ス
有 用 性 が 示 さ れ た6
の
研 削材 な ど に 用
､
い
用 大 型 S i C 単結 晶 で あ る 改 良 レ リ
単結 晶 に は
さらに
マ
気泡 状
､
イク
ロ パ
欠陥 で あ る
の
イク
この
ロ パ
マ
ー
ソ ン
およ
-
､
結晶 お よ び高
結 晶 の 三 種類 を 試料
イク
ロ
ポ アが 見られ た
イ プと 呼 ば れ る c 軸方 向 に 伸 び た 巨大 な 中
偏光 顕 微 鏡 で 観 察す る と マ イ ク ロ
マ
られる ア チ
H Si C
パ
イ プ 周 辺 部 に 複屈折 に よ る
イ プ の 成因 と さ れ る 螺旋転位 か ら は 考 え ら れ な
歪 み 分布 は
-
､
顕微 ラ
17 4
-
マ ン 分光測定 に
よ
っ
い
内
て も確認 さ れ た｡
6 H S i C の 光 弾性定数 は C
明 らか に した
て
る 内部 歪 み は
約1 0 0
､
とを
こ
6 H お よ び4 H S i C
と 求 め られ た
a
光弾性 モ デ ル を 作製 し て 考察 した と こ ろ
｡
起 こ る 結晶 の 収縮も
歪 み 発 生 に 影響 し て
い
る可
ブお よ び プ
ョ
ン 写真 の
Ⅹ線に よ る
キ
ロ ッ
そ
､
の
グカ
ン
ー
晶性 の 劣化 に 大きく 関与 し て
多 い に もか か わ らず
く
な
が
い
､
結 晶性 の 良 い G
第四 章で は
ピタ キ シ
エ
AI N
三 種類 の
､
結晶性も 良好 で あ っ た
､
､
れた
しか し
｡
G
､
a
N の
ポアやネガテ
を及ぼ して
い
る こ と が今 後
た
ィ
トル ミネ
方
一
｡
､
ォ
､
ブクリス タ
ル
-
､
い
m
n
と した1
Ⅹ線
トル ミネ
ッ
セ ンス
析 出す るG
､
ラ
､
100
a
N
G
､
a
N
い
た
く
｡
つ
G
a
N
本研 究 の 最後 に G
a
N
また
N
現在
､
緩衝層 を 用
解析 し た と こ ろ
て
っ
また
改 良 レリ
っ
たが
残されて
｡
､
175
-
､
､
バ ン
マ
ド構
イク
微構 造 や 結 晶性 に 影響
､
ー
結 晶 を 成長 用 基板 と す
イ プも 同様 にG
パ
本研 究で は
､
a
N
デ バ イス と
ア チ ソ ン 結晶 が G
a
N
薄膜
｡
エ
ピタ キシ
い
る 問題点 と 課 題 も 明確 に し
薄膜 の 研 究開発 に お け る 今後 の 展 望 と 期待 を述
-
ると
い
基板 表面 に露 出 した
､
薄膜 に 穴 を 開け
､
℃ で 低温
向上 が 確 認 さ
て 結 晶性 の
結晶 中 に 存在す る マ イ ク ロ
､
500
得 ら れ た 試料 の 中 で 最 も 良
､
℃ の 高 温A I
単結晶薄膜 の 成長 用 基 板材料 と そ の
｡
単結晶薄膜 を
N
測定 に よ
集積 を 考慮 す る と
､
a
っ
薄膜 を 得 る こ とが で き な か
か 新 しく 重 要 な 知 見 を 得 た
て にG
い
｡
薄膜 は 表 面微 構 造 が 荒 れ た
N
a
成長 用 基 板 と し て 充分使 用 が 可 能 で あ る こ と を 明確 に 示 した
､
イ プ は結
ロ パ
イク
て 評 価 し た｡
つ い
薄膜 の 表面微構造 を 劣化 さ せ る 原 因 と な る 可 能性 が 予 想 さ れ た
本研究 で は
マ
マ ン 分光 に よ
る こ とが 判明 し た ｡
最 も 有 望 と 考 え られ る が
し て 利 用 で き る 高品質 なG
､
､
ア チ ソ ン 結晶 は不純物 が
､
基 板 を用
測 定 の 結果 で は
セ ンス
ッ
膜厚 を3 0
は
1) 6 H Si C
･
成長 を 行 っ た と こ ろ
N
Si C デ バ イ ス と の
｡
また
｡
結晶性 お よ び 光 学 特 性 に
a
造 に 不 純物 準 位 が 多く形 成 さ れ て
ロ
た
測定 か ら
偏光顕微鏡観察
｡
を 成長 させ る 基 板材料 と し て は 期待 で き る と 結論 し た
N
フ ォ
､
結 晶成 長後 の 冷却時 に
､
能性 を 見 出 した
っ
つ
ア チ ソ ン 結 晶 は 不 純物 が 多 い た め S i C デ バ イ ス に は 利 用 で き
｡
発 光特性 を フ
､
シ
ッ
イ プ周 辺 部 に 存 在す
製法 で 作製 さ れ た 結晶 の 中 で も結 晶表面 の 転位 密度 は 少 な
薄膜表 面 は 平 坦 な微 構 造 を 形成 し
N
レセ
る こ と が 明 らか に な
緩衝 層 を 基 板 上 に 堆積 さ せ G
好 な 発光特性 を示 し た
a
高温偏光 顕 微鏡観察 な ど か ら
､
ア チ ソ ン 法 で 作製 さ れ た( 0 0
多結 晶 を 形成 し たが
G
a
成長さ せ
ャ ル
い
ロ パ
イ プ は 螺旋 と 刃 状 の 複 合 転位 を 持
ロ パ
可 能性 が あ る と 結論 さ れ た
また
イク
マ
い
内部 歪 み の 発 生 機 構 を 解 明 す る た め
この
｡
イク
マ
､
本 研 究 で 作 製 した 測 定装 置 を 用
､
単結晶 の
-
､
200 M P
∼
ある
で
e w st e r
r
.
値か ら
こ の
｡
2 7 3b
=
-
ャ ル
べ
､
成長 に 関 し て
総括 と し た い
と思 う
G
｡
a
成長 モ デ ル に 関す る 研 究 で は
N の
結晶性 の 良 い G
ル
ク 単結 晶 を 成長用基板 と し て 使 用 しな
N バ ル
a
成長故 に 発 生 す る 転位 や 欠陥 を 完 全 に 抑制す る こ と は
れる
｡
幸い にも
G
､
は 結 晶 中 の 転位
N
a
な 半導体特性 を 有す る こ と か ら
近年 も
れる
｡
て
るが
い
､
G
､
a
との ミ
N
過 酷 なG
素材 は 見 つ か
て
っ
い
な
い
現在
｡
の 早急 な 実現 が 望 ま れ て い
で
い
るA120
3
基板と
る こ とが 主 流 に な
っ
波領域 で 作動 し
三章で述
べ
か
､
発生 の 原 因や メ カ
品質S i C
N
ニ
る ことから
ズ
の
さ れ る と 思 わ れる
そ
｡
の
複合化 に よ る
､
G
a
コ
､
N の
超 高 速 光情 報処 理
､
性も 考え ら れ る
お よ びS i C
また
て
っ
｡
ピタ キ シ
イ ス と し て 良好
の 探索 は 行 わ れ
今後 は お そ ら くG
､
N
a
ザ
ー
ー
素
成長 の 研 究 開 発 が 最 も進 ん
N デ バイ ス
a
を 作製す
｡
高温
､
高 出力
､
､
S i C バ ル ク 結 晶 の 今 後 の 研 究 開発 は
い
く こ とに なる
｡
近年
､
マ
い
､
高周
､
る こ と は第
マ
イク
ロ パ
ロ パ
イプ
イク
関心 が 寄 せ ら れ 学会等 で も活発 に 議論 さ れ て い る が
ン デ バイ ス の
代替 と な れ ば
社 会 的 に 深刻化 し て い る
い
な
い
エ
通信 シ ス テ ム と い
っ
欠陥 の 抑制 は
｡
ネル ギ
の
ー
ー
デバ イ
-
17 6
-
｡
マ
､
高
ス
や極
問題 に も 大きく 貢献
超高 速集積 デ バ イ ス と の
た 新 し い 分 野 が 切り開 か れ る 可 能
社会 や 産業 だ け で な く 生 活 や 環 境 に も貢献 さ れ る こ と を 望 み
の 研 究開発 の 発展 に 大 い に 期 待 し た い
､
｡
低損失 パ ワ
､
短 波長 発 受光 デ バ イ ス とS i C
･
ャ
単結晶 基 板 が 得 ら れ る 新 た な
い
利点 を 有 す るS i C 基板 を 用 い て G
ため
の
ム に 多く の
実現 に よ
｡
バ
基 板材 料
い
ク 結晶 の 大 口 径 化 に 大き な 前進 を 与 え る こ とが 考え られ る
限 環境 デ バ イ ス
N
以上 でもデ
イ プを 完 全 に 抑 制す る 手段 は 未 だ 技術 的 に は 確 立 し て
バ ル
ロ エ
低 損失 な デ バ イ ス 素材 と し て も将来 が 大変期待 さ れ て
S i C デ バ イ ス が 現在 の シ リ
a
か つ 結晶性 の 良
､
結 晶 の 高品質化 を 目 指 し て
､
2
薄膜 の 成長 用 基板材料 と し て だ け で な く
た と お りで ある
イ プ の 抑制 を 中 心 に
パ
つ
a
テ
情報化社会 の 急激 な 発展 に よ り短波 長半導体 レ
､
く と思 われ る
い
単結晶 基 板 は G
Si C
イクロ
て
.
c m
ヘ
､
現 在 の 技術 で は 不 可 能 と 考 え ら
チ や 熱 膨 張係数 差 が 更 に 小 さ
そ れ よ り数 々
､
7
､
限り
い
､
研究分野 は 今 日 ま で 発展 す る こ と が で き た と 考 え ら
成 長条件 に 耐 え
N の
a
欠 陥密 度 が 1 0
､
この
､
ス マ ッ
子
G
く つ か 代 表 的 な基 板 材料 を 取 り上 げ た が
い
､
､
今後 の
謝辞
本研 究 の 遂行 な ら び に 本 論 文 の 作 製 に あ た
ただ
た 名古屋 工 業大学 工 学部材料 工 学科教授
い
に 衷心 よ り感謝申 し上
げま す
本研 究 の 遂行 に 際 し
厚く 感謝申 し上 げ ま す
G
a
に際 し
R
a ze
N
の
改 良 レリ
ンタ
御 懇切 な 御教 示
御便 宜 を
､
アチ ソ ン
､
ただ
い
大学 で
o r th w e s te r n
たN
い
田 中 清明先 生 に
び 滞在
の 研 究遂行 お よ
o r th w e s t e r n
岡本 篤 人 民
杉 山 尚宏氏
､
谷
､
法S i C 単結晶 を 御提供 い た だ き ま し た 太平 洋 ラ
大学 教授
M
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j
e
h
俊彦 氏
､
神 谷 信雄 氏
て
っ
の
御討論
学科 助 手
G
N
､
a
高尾
､
ンタ
究機構 物質構 造科学 研 究所教授
､
ラ
て
マ ン 分 光測定 に 閑
御教 示 を い た だ き ま し た 名古 屋 工 業大学 工 学部材料 工
､
大隅
御便宜 い た だ き ま し た 高 エ ネ ル ギ
､
政先生
一
だ き ま し た 名古 屋 工 業大学 非常勤講師
R
御協 力 を い た だ き ま した 名古屋 工
石 川 博康氏 に 心 か ら 感謝申 し上 げ ま す
助手
ー
格 別な御 指導
､
ダ ム 株 式会社 顧 問
畢先 生
佐治
結晶成長 と 評価 の 御指 導
業大学極微構 造 デ バ イ ス 研 究 セ
Ⅹ 線 回 折測定 に 際 し
加藤俊
結晶 法 Ⅹ 線 回 折 測 定 に 関す る 御教示 な ら び に 御協力
二
､
た だ き ま した 名古 屋 工 業大学電気情報 工 学科教授
安達倍泰氏
ン
､
｡
す る 御 指導 な らび に 数 々
jesh
a
英論文編集 に 際 し
､
D
a y al
S
､
ー
｡
加速器研
御査読 と 御指導 い た
先 生 に 深く感謝申 し上 げ ま
a x e n a
｡
本研 究 を ま と め る に あ たり
屋 工 業大 学 工 学部機 能性 セ ラ ミ
華 氏 ( 平 成9 年度卒業)
S
同教授
､
法S i C 単結晶 を 御提供 い た だ き ま し た 大 同 特殊 鋼 株式 会社 技 術 開 発 研 究 所
ー
本研 究 を進 め る に あ た
す
淡路英夫先 生
梅野 正
法S i C 単結晶 を 御提供 な らび に 結 晶 評価 に 関す る 数 多く の 御 指導 を い た だ
ー
毅氏 に 深く感謝申 し 上 げま す
い
長 ( 名古 屋 工 業 大学 電 気情 報 工 学科教授)
ー
｡
き ま した 株式会社 豊 田 中 央研 究所
宏氏
斉先 生
大里
有益 な る 御教 示 と 本論文 を 御査 読 い た だ き き ま し た 名古 屋 工
､
薄膜 お よ び 基 板材料 の 御提 供 な ら び に N
数々
､
同 助教授
､
i 先 生 に 深 甚 なる 謝意 を 申 し 上 げ ま す ｡
gh
レリ
奥 田高士 先生
名古 屋 工 業大学 工 学部材料 工 学科教授
､
終 始 御懇切 な 御 指導 と 御助言 を い
､
｡
業大 学極微 構 造 デ バ イ ス 研 究 セ
義先 生
て
っ
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氏
､
Ph D
.
.
A
.
S
a xl e r
ッ
結 晶成 長 な ら び に 評価 の 御 協 力 を い た だ き ま し た 名古
小松 正 幸 氏 ( 博 士 前期 課程2 年)
ク ス 研 究室
練頼志 保 子 氏 ( 平 成8 年 度 卒業)
､
氏
､
P
､
本 研 究 の 遂行 に 際 し
､
.
K
u n g
､
N
o rt h w e st e n
氏 に 心 か ら 御礼 申 し上 げ ま す
特 別研 究員制度 に よ る 御 奨励 を
い
繚頼 洋
､
大学 の P h
.
D
.
C J
.
｡
た だ き ま し た 日 本学術振興
会 な ら び に 科 学研 究 費補助 を い た だ き ま し た 文部省学術 国 際局 に 厚 く御礼 申 し上 げま す
最後 に
､
.
｡
大学 院 で の 充実 した 研 究 生 括 を 送 れ る よ う 御協力 い た だ き ま し た 名古屋 工
業大学機能性 セ ラ ミ
感謝申 し上 げ ま す
ッ
ク ス 研 究室技官
幸松明美氏
｡
ー
177
-
､
平成6
∼
10
年度 の 研 究室諸 氏 に 深 く
研究業績
論文 発 表
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D efe c t s
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口 頭発 表
(1
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日
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ピタ キシ
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年1 1 月 2 4
1994
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( 1 9 9 5 年)
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日
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プ 半 導体 研 究会 第5 回 講演会
､
京大会館
1 996
､
年1 0
月1 日
( 1 9 9 7 年)
･
加藤 智久
､
大里
斉
､
に 存 在 す る 内部 応 力｣
月2 8 日
∼
岡本 篤 人
､
､
杉 山 尚宏
､
奥 田 高士 ｢ 6
春 期 応 用 物 理 関連連合 講演会
31 日
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日 本大 学 船橋 校舎
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199 7
年3
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加藤智久
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加藤 智久
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年1 0 月 2 日
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協 会 年会
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大阪大 学
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杉 山 尚宏
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奥田 高士 ｢ 6
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同時
年3 月
199 7
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秋期応 用物 理 関連 連合講演会
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秋 田 大学
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((1 1 1) ス ピ ネ ル 基板
成 長 の 方位関 係 と 成長 モ デ ル)
窒化物 半導 体国
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31 日
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杉 山 尚宏
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岡本 篤人
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に 存在す る 内部応 力 の
回 講演会
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奥 田 高 士 ｢ 六 方晶
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年1 0 月2 7
19 97
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薄膜 の
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岡本 篤 人
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日本 セ ラ ミ
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S i C お よ び 関連 ワ イ ドギ ャ
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奥 田 高士 ｢ 6
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年1 1 月 2 6 日
1997
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イ プ周 辺
プ 半導体研 究 会 第6
27 日
∼
( 1 9 9 8 年)
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単結晶 の 欠陥評価)
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加藤 智久
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1998
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月2 8 日
加藤智 久
大里
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加藤 智久
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法 で 作製 さ れ た
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奥田高士 ｢ 4
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お よ び6
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春期応 用物 理 関連連合 講演会
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( 改 良 レリ
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杉 山尚宏
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東 京 工 科 大学
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19 98
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岡 本篤 人
日本 セ ラ ミ
､
奥 田 高士 ｢ 6
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秋期応 用物 理 学会 学 術 講演会
､
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杉 山 尚宏
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杉 山 尚宏
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単結晶 の Ⅹ 線 回 折写真
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広島大学
､
1 998
年9 月1 5 日
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奥 田 高 士 ｢ 六 方晶S i C 単結晶 の 内 部 歪 み の
､
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名古屋 大学
19 98
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年1 0 月1
3 日
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年2 月3
岡本篤 人
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に よ る 結晶性評価｣
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岡本 篤 人
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加 藤智久
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大里
斉
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奥 田 高 士 ｢ 分子 動 力学 法 に よ る サ
2 ) と(0 0 1) 基板 上 の 酸化 亜 鉛 薄膜 の 界 面構造｣
･
海支 部学術研 究発表会
､
愛 知厚 生 年 金 会館
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1998
-
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年1 2 月3 日
日 本セ ラ ミ
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研究歴
平 成1 0 年度 日 本 学街振 興会 特別 研 究員
研 究課題
:
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薄膜 の 基板材料 お よ び
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成長 に 関す る 結晶学 的 評価｣
受賞
第 3 回 応用物 理 学会講演奨励賞
受賞 題 目
:
｢6
受賞者名
:
加藤
H S iC の マ
-
講演 の 大分類分科名
講演 番号
:
イク
ロ パ
イ プ周 辺 に 存在す る 内部応力 の 発 生
智久
:
結晶 工 学
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一
181
-
モ
デ
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§金沢大学十全医学会雑誌（症例報告などの臨床論文）投稿規定§

沖積土壌のケイ酸溶出

6．弾性波トモグラフィによる今宿大塚古墳の探査

『光で探るナノ・マイクロの熱物性』 長坂・田口研究室 当研究室では、光を

人間関係と学習意欲の関係 長根研究室 10E1901H 安藤志保 現代の

低環境負荷型ポリイミド微粒子の応用 ～ 炭素材から

線維芽細胞産生コラーゲンミクロフィブリルの 広角・小角X線散乱による

論文要旨 - 日本医科大学

第 53 回日本接着学会年次大会 出張報告書

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