1 H. Miyake et al., JCG 456, 155 (2016). 2 K. Uesugi et al., APEX 12, 065501 (2019). 3 上杉 他, 第67回応用物理学会春季学術講演会 15p-A302-7 (2020). 4 K. Uesugi et al., APL 116, 062101 (2020).

摘要

Al_xGa_(1-X）n 系透明結晶の成長は、Al 組成の増大に伴い補償欠陥が生成しやすくなり、電気的に優れた結晶の成長が困難となることが知られている。これまで、一般に、品質の高い結晶を得るためには平衡に近い反応条件を用いるのが良いと考えられててきた。しかしながら、平衡付近での結晶成長では補償点欠陥の導入は避けることができない。そこで、本研究では、発想を逆転させ、非平衡性の極めて高い合成条件を用いて、近平衡下では実現できない高品質結晶の実現を考えた。具体的にはプラズマを間歇的に発生させるパルススパッタリング(PSD)法[1-2]を用いて真空紫外線照射下、低温成長での結晶合成の条件を調べた。最近、外部からエネルギーを加えることによって成長中の欠陥の擬フェルミレベル(dQFL;defect quasi-Fermi level)を制御すれば欠陥の濃度を減少させることができるのではとの提案が注目を集めている。[3] この概念を今回の窒化物半導体のプラズマ成長に当てはめてみる。欠陥の擬フェルミレベルEFXは下記の式によって定義される。