無極性AlN薄膜成長のためのスパッタ法を用いた MnSバッファ一層作製条件の検討

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バッファ一層を用レ、た 無極性A1N及びGaN成長を提案している[1,2]。 MnSはSiと同じ立方晶であり、その格子定数は Siのa軸長、A1Nのc軸長、A1Nのa軸長のVI 倍のいずれにも近い値となっている。そのため、 MnSバッファ一層を挿入することによりA1N及 びその上に堆積するGaNの無極性方位への配 向の実現が期待できる。更に、MnSは導電チ生の 制御が可能なことから、無極性GaN縦型デバイ スへの応用も期待できる。我々はこれまでに、 MnSバッファ一層を用いたSi基板上無極性A1N 成長をPLD法で実現している。しかし、テンプ レート基板としての大面積化を実現するために は、スパッタ法で同様の成長を実現する必要が ある。また、PLD法で成膜されたMnS/Si(100)は、 結晶構造と素子での評価にとどまり、界面の結 合状態、バンドアライメントなどについては、 理解が進んでいない。そこで、本研究では、ス パッタ法で作製したMnSバッファ一層を用い たGaN/AlN/MnS/Si(100)のテンプレート基板の 実現を目的として、スパッタ法によるSi(100)基 板上MnS成長と結晶構造、界面の結合状態の解 析を実施した。