反応性スパッタ法を用いたMnS/Si (100)上への無極性AlN 薄膜作製条件の検討

摘要

近年、発光デバイス、パワーデバイスとしてGaN デバイスが研究され、実用素子は、極性面であるc 面GaN で構成されている。c 面GaN 発光デバイスでは、基板の大口径化、及び極性面を利用することから生じるシュタルク効果による波長500 nm～600 nm で発光効率が悪くなるグリーンギャップの問題があることが知られている。この問題を解決するために、我々は、Si(100)基板上にMnS バッファー層を用いた無極性AlN及びGaN 成長を提案している。これまでに、MnS バッファー層を用いたSi 基板上無極性AlN 成長をレーザーアブレーション堆積法で実現し、現在は大面積化・コスト効率において有利であるスパッタ法での実現を目指している。スパッタ法では、MnS 層までのエピタキシャル成長は達成したが、基板の拘束力よりもAlN 層の成長安定面である極性面(c 軸)への配向が勝ることを報告した。c 軸配向する原因の一つにMnS バッファー層の窒化による最表面の結合状態変化が考えられる。従来はMnS/Si (100)上に設定基板温度700°C での成膜を試みてきたが、高温でのAlN 成膜は窒化を促進することが報告されている。そこで本報告では、MnS 層の表面窒化状態の確認と窒化抑制を目的として、AlN 低温バッファー層を用いての成膜を試みた結果について報告を行う。