分子線エビタキシ法による6H-SiC（0001）基板上へのAlN／GaN 短周期超格子のコヒーレント成長

摘要

Recently, we have successfully reduced the threading dislocation density in AlN layer on SiC substrates to 10~8 cm~(-2) by controlling the step heights of the SiC substrates, Ga pre-deposition and avoiding unintentional active-nitrogen exposure prior to AlN growth. In this study, we report the growth of AlN/GaN short-period superlattice (SPSL) on SiC by applying the high-quality AlN growth process. We demonstrate coherent growth of AlN/GaN SPSL on SiC substrates. Thicknesses of AlN and GaN in the SPSL were 12 bilayer (BL) and 2 BL, respectively. The FWHM values of main peak for the AlN/GaN SPSL were 34.2 arcsec for the (0002) co-scan and 37.9 arcsec for the (10-12) ω-scan. A RSM near (1 1 -2 12) reflection of 6H-SiC clearly indicates that AlN/GaN SPSL was coherently grown on 6H-SiC. The very small FHWM values reflect coherent growth of AlN/GaN SPSL on 6H-SiC substrate.%本研究室ではこれまで、SiC 基板のステップ高さ制御、AlN 層成長直前のGa 先行照射を行い、窒素プラズマ点灯と同時に成長を開始することで、成長開始直後からのAlN のIayer-by-1ayer 成長と貫通転位密度の低減を実現した。そこで、本研究ではこの高品質AlN 成長プロセスを応用して、SiC 基板上にAlN／GaN 短周期超格子（SPSL）構造の成長を試みた。SPSL 層中のAlN 層とGaN 層の膜厚はそれぞれ12 bilayer（BL）、2BL とした。AlN／GaNSPSL層のXRC 半値幅は、（0002）面が34．2秒、（10-12）面が37．9 秒と非常に優れた値であった。逆格子マッピング測定を行ったところ、AlN／GaN SPSL 層がSiC 基板に対してコヒーレントに成長していることが確認された。格子緩和していないために高品質の結晶が得られたと考えている。