ab initio計算を用いたGaN MOVPE成長におけるTMGa分解反応過程の探索

摘要

窒化ガリウム(GaN)の有機金属気相成長(MOVPE)法は青色発光ダイオードの作製等に用いられており、パワーデバイスや深紫外光デバイスへの応用に向け活発な研究がなされている。MOVPE 成長は、水素(H_2)または窒素(N2)キャリアガスにより原料ガスであるトリメチルガリウム(TMGa,(CH3)3Ga)とアンモニア(NH3)を表面温度1300Kの基板に供給する。しかし、TMGa分解の詳細な過程は未だ解明されていない。最近となり、飛行時間型質量分析（TOF-MS）による気相反応の高精度実験分析が報告された[1]。この測定により、TMGa の分解温度は NH3があるときより、H_2 のみの方が原料である TMGaの分解温度が低くなることがわかった。これは、NH3がH_2キャリアガスでのTMGaの分解を抑制することを示唆している。このような状況の下、本研究では MOVPE 成長中にTMGaがGaHに分解するという理論[2]に基づいて ab initio 計算によって TMGa 分解反応についての詳細な理論的考察を行う。